神経科学を変える革新的なグラフェンインターフェース

画期的な グラフェン ICN2と協力者によって開発された神経技術は、神経科学および医療アプリケーションの革新的な発展を約束し、高精度な神経インターフェースと標的化された神経変調を示しています。

に発表された研究 自然ナノ技術 神経科学と医療アプリケーションに革新的な影響を与える可能性を持つ革新的なグラフェンベースの神経技術を提示します。 カタルーニャナノ科学研究所（ナノテクノロジー研究所（ICN2））がバルセロナ大学（UAB）および他の国内および国際パートナーと共に主導したこの研究は、現在噴射されているINBRAIN Neuroelectronicsを介した治療用途向けに開発されています。

グラフェン技術の主な特長

ヨーロッパのグラフェンフラッグシッププロジェクトによる長年の研究に続き、ICN2はマンチェスター大学と協力して柔軟で高解像度、高精度のグラフェンベースの移植型神経技術の新しいクラスであるEGNITE（Engineered Graphene for Neural Interfaces）の開発を主導しました。 。 最近発表された結果は 自然神経技術 革新的な技術により、神経電子工学と脳 – コンピュータインターフェースの開花環境に貢献することを目指しています。

EGNITEは、カーボンナノ材料の製造および医学翻訳の分野における発明者の膨大な経験に基づいて構築されています。 ナノ多孔性グラフェンをベースにしたこの革新的な技術は、半導体産業の製造プロセス標準を組み込んで、直径が25μmに過ぎないグラフェン微小電極を組み立てます。 グラフェンマイクロ電極は、柔軟で効率的な神経界面に不可欠な特性である低インピーダンスと高い電荷注入を示します。

機能性の前臨床検証

中枢神経系と末梢神経系の両方について異なるモデルを用いてICN2と協力した様々な神経科学および生医学の専門家の前臨床研究は、優れた鮮明度と精度で忠実度の高い神経信号を記録するEGNITEの能力を実証しました。は高度に標的化する能力を示しました。 神経調節。 EGNITE技術が提供する忠実度の高い信号記録と精密な神経刺激のユニークな組み合わせは、神経電子治療における潜在的に重要な発展を意味します。

この革新的なアプローチは、過去20年間に材料分野でほとんど進歩していなかった神経技術の重要なギャップを解決します。 EGNITE電極の開発は、グラフェンを神経技術素材の最前線に置くことができる能力を備えています。

国際協力と科学的リーダーシップ

今日提示された技術は、過去10年間にグラフェンや他の2D材料に依存する技術におけるヨーロッパの戦略的リーダーシップの発展に努めたヨーロッパのイニシアチブであるGraphene Flagshipの遺産に基づいています。 この科学的革新の背後には、ICREA Jose A. Garridoの指導の下、ICN2研究員Damià Viana（現在INBRAIN Neuroelectronicsに所属）、Steven T. Walston（現在、南カリフォルニア大学）とEduard Masvidal-Codinaが率いる共同の取り組みがあります。 ICN2のリーダー 先端電子材料および素子 グループとICREA Kostas Kostarelos、ICN2リーダー ナノ医学研究室 マンチェスター大学（イギリス）の生物学、医学、保健学部。 この研究には、神経科学研究所とバルセロナ大学（UAB）細胞生物学、生理学および免疫学科のXavier Navarro、Natàlia de la Oliva、Bruno Rodríguez-Meana、Jaimum del Valleが参加しました。

今回の協力には、バルセロナ微小電子工学研究所 – IMB-CNM（CSIC）、マンチェスター国立グラフェン研究所（イギリス）、グルノーブル神経科学研究所 – Université Grenoble Alpes（フランス）など大手国内および国際機関の貢献が含まれます。 ）とバルセロナ大学。 標準半導体製造プロセスの技術統合は、CIBER研究員Dr. Xavi Illaの監督の下、IMB-CNM（CSIC）のマイクロおよびナノ製造クリーンルームで行われました。

臨床翻訳：次のステップ

EGNITE技術については後述する。 自然ナノ技術 この記事は、IMB-CNM（CSIC）の支援を受けて、ICN2とICREAでバルセロナに本社を置く噴射企業であるINBRAIN Neuroelectronicsに特許およびライセンスを付与しました。 Graphene Flagshipプロジェクトのパートナーでもある同社は、この技術を臨床応用と製品に変えることに取り組んでいます。 INBRAIN Neuroelectronicsは、CEO Carolina Aguilarの指示に従って、この革新的なグラフェン技術の最初のヒト臨床実験を準備しています。

新興材料に基づく半導体技術を生産するために最先端の施設を構築しようとする野心的な国家戦略が計画されているカタロニアの半導体工学の産業および革新環境は、今日提示された結果を臨床に転換することを加速できる前例ない機会を提供します。 アプリケーション。

言葉

それだけ 自然ナノ技術 この記事では、確立された半導体製造プロセスを使用して規模を拡大し、革新的な影響を与える可能性を持つ革新的なグラフェンベースの神経技術について説明します。 ICN2とそのパートナーは、説明された技術を実際に効果的で革新的な治療神経技術に変換することを目指して進化し成熟し続けています。

参考文献：Damià Viana、Steven T. Walston、Eduard Masvidal-Codina、Xavi Illa、Bruno Rodríguez-Meana、Jaimum del Valle、Andrew Haywardによる「in vivoでの高分解能神経記録と刺激のためのナノ多孔質グラフェンベースの薄膜微小電極」 、アビドッド、トーマス・ロレット、エリザベット・プラッツ・アルフォンソ、ナタリア・デ・ラ・オリバ、マリー・パルマ、エレナ・デル・コロ、マリア・デル・フィラ・ヴェルニコラ、エリサ・ロドリゲス・ルーカス、トーマス・ジェネル、ホセ・マヌエル・デ・ミラ、ピクレットタイ郡Duvan、Nicola Ria、Justin Sperling、Sara Martí-Sánchez、Maria Chiara Spadaro、Clément Hébert、Sinead Savage、Jordi Arbiol、Anton Guimerà-Brunet、M. Victoria Puig、Blaise Yvert、Xavier Navarro、Kostas Kostarelos、 Jose A. Garrido、2024年1月11日、 自然ナノ技術。
DOI: 10.1038/s41565-023-01570-5