Senzorii grafen citesc unde neuronale cu frecvență joasă asociate cu diferite etape ale creierului

Senzorii grafen citesc unde neuronale cu frecvență joasă asociate cu diferite etape ale creierului

Oamenii de știință din Graphene Flagship au dezvoltat un senzor bazat pe CVD în grafen, care detectează semnalele creierului într-o gamă largă de frecvențe, de la frecvențe extrem de mici până la oscilații de înaltă frecvență.

Senzorul este biocompatibil și ar putea fi utilizat pentru măsurarea și prezicerea stărilor creierului. Mai mult, senzorii de grafen ar putea fi utilizați în implanturile cronice datorită stabilității lor ridicate în creier. Senzorii grafeni citesc unde neuronale de joasă frecvență asociate cu stări cerebrale distincte.Un implant biocompatibil pe bază de grafen măsoară și prezice în condiții de siguranță stările creierului.

Oamenii de știință din Graphene Flagship au dezvoltat un senzor CVD bazat pe grafen, care detectează semnalele creierului într-o gamă largă de frecvențe, de la frecvențe extrem de joase până la oscilații de înaltă frecvență. Senzorul este biocompatibil și ar putea fi utilizat pentru măsurarea și prezicerea stărilor creierului. Mai mult, senzorii de grafen ar putea fi utilizați în implanturile cronice datorită stabilității lor ridicate în creier.

Studiul a fost realizat de oamenii de știință de la parteneri ai Graphene Flagship, Institutul catalan de nanoștiințe și nanotehnologii (ICN2), Institutul de microelectronică din Barcelona (CSIC), CIBER-BBN și ICREA, Spania, Universitatea Ludwig-Maximilians, Germania și Universitatea din Manchester , Marea Britanie, în colaborare cu partenerul emblematic Graphene Multi Channel Systems GmbH, Germania.

Consorțiul a arătat că senzorii pe bază de grafen oferă acces la o regiune evazivă a activității creierului cu frecvență joasă. Metodele actuale de detectare a undelor cerebrale utilizează electrozi metalici, care sunt ineficienți în măsurarea activității de frecvență foarte scăzută cunoscută sub numele de regiunea „infra-lentă”.

Datorită sensibilității grafenului, oamenii de știință pot acum să adune cu ușurință informații din această regiune și să poată face o imagine mai bună a activității creierului animalelor. Acest lucru ar putea sta la baza noilor tipuri de tehnologii medicale neuroterapeutice.

Folosind tehnologia dezvoltată de ICN2 și Institutul de Microelectronică din Barcelona, ​​ca parte a proiectelor Flagene europene Graphene și BrainCom, oamenii de știință Graphene Flagship au construit o serie de tranzistoare care înregistrează și transmit informații despre activitate atunci când sunt implantate în creier.

Senzorul are canale mici pe suprafața sa: atunci când semnalele electrice din creier intră în contact cu țesutul creierului, acestea provoacă mici modificări ale conductivității. Aceste modificări produc un semnal și sunt înregistrate pentru a crea o „amprentă digitală” a activității creierului. „Cu gama noastră de dispozitive, bazate pe grafen CVD, putem înregistra semnale din regiunea infra-lentă cu o precizie foarte mare”, explică Jose Garrido, de la partenerul Graphene Flagship ICN2, Spania.

„În creier, există o corelație între frecvențele inferioare și mai mari ale activității creierului, astfel încât frecvențele inferioare tind să dicteze apariția frecvențelor superioare. Am demonstrat că, măsurând activitatea infra-lentă, la frecvențe sub o zecime de hertz, putem decoda „stările cerebrale ale unui animal.”

Garrido consideră că această tehnologie ar putea duce la noi tratamente pentru tulburări ale creierului, cum ar fi epilepsia. tiparele de semnalizare ar putea dezvălui „stări cerebrale” care ar putea duce la convulsii. Pentru a testa dispozitivul, l-au implantat în creierul unui șoarece care se comportă liber, monitorizându-l continuu. Semnalele au fost transmise fără fir folosind un scenariu electronic miniaturizat dezvoltat de partenerul industrial Multichannel Systems.

Oamenii de știință au descoperit că caracteristicile semnalului măsurate în timpul diferitelor tipuri de activitate cerebrală, cum ar fi în perioadele de activitate ridicată sau în timpul somnului – așa-numitele „stări ale creierului” – s-au corelat foarte bine cu semnalele infra-lente decodate de sistemul bazat, a implantului de grafen.

În plus, Kostas Kostarelos și colegii de la partenerul Graphene Flagship de la Universitatea din Manchester, Marea Britanie, au testat dispozitivele pentru biocompatibilitate. Ei nu au găsit nicio inflamație în afară de cea așteptată de la implantarea dispozitivului pe parcursul întregii 12 săptămâni de testare și dispozitivul nu s-a degradat în acest timp. „Este cu adevărat remarcabil să vedem că putem identifica și corela corect stările creierului animalelor cu activitatea măsurată infra-lentă”, spune Garrido. Acum, următorul pas va fi explorarea aplicațiilor comerciale. „Colaborăm deja cu unele companii interesate de această tehnologie și ne propunem să o traducem într-un produs și, dincolo de asta, să o aducem în clinici și spitale”, conchide el.

Serge Picaud, șef adjunct al pachetului de lucru pentru tehnologiile biomedicale emblematice din grafen, comentează: „Noile tehnologii sunt întotdeauna un vector pentru noi descoperiri. În acest caz, senzorii de grafen ne-au dat acces la undele cerebrale infra-lente. Înregistrarea lor în modele animale și de pacienți va demonstra dacă ne putem baza de fapt pe aceste noi măsurători pentru diagnostice precise și opțiuni de tratament la pacienții cu boli cerebrale severe, cum ar fi epilepsia.

Andrea C. Ferrari, ofițer științific și tehnologic al Graphene Flagship și președinte al panoului său de management, adaugă: „Graphene Flagship a recunoscut la începutul potențialului grafenului și al materialelor stratificate pentru aplicații biologice. Această lucrare extraordinară ne aduce mai aproape de aplicațiile din acest sector, cu un nou instrument făcut posibil de proprietățile unice ale grafenului ”.

Sursa:https://laforzadellaverita.wordpress.com

Share

Lasă un răspuns