Una startup con sede en Barcelona llamada Inbrain Neuroelectronics ha producido un novedoso implante cerebral hecho de grafeno y se está preparando para su primera prueba en humanos este verano. La tecnología es un tipo de interfaz cerebro-ordenador (BCI), que ha despertado interés porque registra señales del cerebro y las transmite a un ordenador para su análisis; las BCI se han utilizado para diagnósticos médicos, como dispositivos de comunicación para personas que no pueden hablar y para controlar equipos externos, incluidas las extremidades robóticas. Pero Inbrain pretende transformar su tecnología BCI en una herramienta terapéutica para pacientes con problemas neurológicos como la enfermedad de Parkinson. Debido a que el chip de Inbrain está hecho de grafeno, la interfaz neuronal tiene algunas propiedades interesantes, incluida la capacidad de usarse tanto para registrar como para estimular el cerebro. Esa bidireccionalidad proviene de abordar un problema clave con los chips metálicos que se utilizan típicamente en la tecnología BCI: las reacciones faradaicas. Las reacciones faradaicas son un tipo particular de procesos electroquímicos que ocurren entre un electrodo de metal y una solución de electrolito. El tejido neuronal está compuesto principalmente de electrolitos acuosos. Con el tiempo, estas reacciones farádicas reducen la eficacia de los chips metálicos. Por eso, Inbrain sustituyó los metales que se suelen utilizar en estos chips por grafeno, un material con una gran conductividad eléctrica. “Los metales tienen reacciones de Faraday que hacen que todos los electrones interactúen entre sí, lo que degrada su eficacia… para transmitir señales de vuelta al cerebro”, dijo Carolina Aguilar, CEO y cofundadora de Inbrain. Como el grafeno es esencialmente carbono y no un metal, Aguilar dice que el chip puede inyectar 200 veces más carga sin crear una reacción farádica. Como resultado, el material es estable durante los millones de pulsos de estimulación necesarios para una herramienta terapéutica. Si bien Inbrain aún no está probando el chip para la estimulación cerebral, la empresa espera alcanzar esa meta a su debido tiempo. El chip basado en grafeno se produce en una oblea utilizando tecnología de semiconductores tradicional, según Aguilar. En instalaciones de sala limpia, Inbrain fabrica un chip de 10 micrómetros de espesor. El chip está formado por lo que Aguilar denomina “puntos de grafeno” (que no deben confundirse con los puntos cuánticos de grafeno) cuyo tamaño varía de 25 a 300 micrómetros. “Esta escala micrométrica nos permite obtener esa resolución única en la decodificación de las señales del cerebro, y también nos proporciona la estimulación o modulación micrométrica del cerebro”, añade Aguilar. Pruebas de la BCI basada en grafenoLa primera prueba de la plataforma en un paciente humano se realizará pronto en la Universidad de Manchester, donde servirá como interfaz durante la resección de un tumor cerebral. Al resecar un tumor, los cirujanos deben asegurarse de no dañar áreas como los centros del lenguaje del cerebro para que el paciente no se vea afectado después de la cirugía. “El chip se coloca durante la resección del tumor de manera que pueda leer, a una resolución muy alta, las señales que le indican al cirujano dónde hay un tumor y dónde no lo hay”, dice Aguilar. «Esto debería permitir a los cirujanos extraer el tumor con precisión micrométrica, preservando áreas funcionales como el habla y la cognición», añadió Aguilar. «Hemos adoptado este enfoque para nuestra primera prueba en humanos porque es una vía muy fiable y rápida para demostrar la seguridad del grafeno, pero también para demostrar el potencial de lo que puede hacer en comparación con la tecnología de metales que se utiliza hoy en día». Aguilar subraya que el equipo de Inbrain ya ha probado la biocompatibilidad del chip basado en grafeno. «Hemos estado trabajando durante los últimos tres años en biocompatibilidad a través de varios estudios de seguridad en animales grandes», dijo Aguilar. «Así que ahora podemos tener estas luces verdes para demostrar un nivel adicional de seguridad con los seres humanos». Aunque esta prueba del chip en Manchester tiene como objetivo ayudar en la cirugía de tumores cerebrales, la misma tecnología podría utilizarse eventualmente para ayudar a los pacientes de Parkinson. Con este objetivo, el sistema de Inbrain recibió la designación de dispositivo innovador el pasado mes de septiembre de la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos como terapia complementaria para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson. “Para el tratamiento del Parkinson, hemos estado trabajando en diferentes estudios preclínicos que han demostrado una prueba razonable de superioridad frente a la tecnología comercial actual en el [reduction] “El chip de Inbrain se conecta con la vía nigroestriatal del cerebro, que es fundamental para los movimientos. El chip decodifica primero el mensaje de intención del cerebro que desencadena un paso o el levantamiento del brazo, algo que puede hacer una BCI típica. Pero el chip de Inbrain, con su precisión micrométrica, también puede decodificar biomarcadores patológicos relacionados con los síntomas del Parkinson, como temblores, rigidez y congelamiento de la marcha. Al determinar estos biomarcadores con gran precisión, la tecnología de Inbrain puede determinar qué tan bien está funcionando el régimen farmacológico actual de un paciente. En esta primera versión del chip Inbrain, no se tratan directamente los síntomas del Parkinson, sino que se permite reducir la dosis de los fármacos utilizados en el tratamiento y orientarlos mejor. “Los pacientes de Parkinson toman cantidades enormes de fármacos que deben cambiarse con el tiempo para poder hacer frente a la creciente resistencia que desarrollan los pacientes al poder del fármaco”, afirmó Aguilar. “Podemos reducirla al menos en un 50 por ciento y, con suerte, en el futuro, a medida que nuestros dispositivos se vuelvan más precisos”. Artículos de su sitio Artículos relacionados en la Web