El grafeno ayuda a estudiar el cerebro con nuevos sensores

Los avances en las investigaciones tecnológicas permiten usar cada vez más materiales para optimizar el funcionamiento de múltiples sectores de nuestra vida. Sin duda, uno de los que más posibilidades ofrece es el grafeno.

El grafeno se obtiene a partir del carbono (elemento abundante en la naturaleza y presente en los seres vivos) y se caracteriza por ser muy resistente, flexible, ligero, impermeable y muy buen conductor de la electricidad.

Estas virtudes ayudan a entender por qué, desde que fue sintetizado en 2004, ha ido ganando peso como una de las soluciones más innovadoras en ámbitos tan diversos como los smartphones (baterías y pantallas), la energía solar (paneles fotovoltaicos), la ropa, el deporte, o la construcción.

Más allá de sus aplicaciones comerciales, el grafeno también tiene un gran potencial para contribuir en la investigación médica en busca de tratamientos más eficaces para las distintas enfermedades, así como para ahondar en el conocimiento del cerebro humano.

Un ejemplo de ello es la investigación llevada a cabo por investigadores del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB/CNM-CSIC).

Estos científicos han elaborado unos implantes cerebrales de grafeno capaces de monitorizar el funcionamiento de las conexiones neuronales, con el objetivo de estudiar el nacimiento y la evolución de enfermedades como el ictus y la epilepsia.

Registra frecuencias casi imperceptibles
Hasta ahora, la comunidad científica utiliza electrodos de platino e iridio para estudiar las señales cerebrales, pero estos implantes tienen un gran inconveniente, solo detectan las frecuencias superiores a 0,1 Hz.

En cambio, los implantes de grafeno son capaces de registrar las señales cerebrales de frecuencias inferiores, almacenando así información que puede ser muy valiosa para entender el origen y la evolución de patologías neuronales, o para encontrar tratamientos que mitiguen sus síntomas.

Además, estos sensores de grafeno son biocompatibles (al estar hechos de carbono no son rechazados por los seres vivos), y su flexibilidad hace que se pueda adaptar sin problemas a la superficie cerebral, lo que permite abarcar mayor cantidad de cerebro.

De momento, los investigadores han probado el modelo en ratas con epilepsia inducida a las que han implantado los sensores mediante cirugía cerebral. Gracias a ello, han podido simular los procesos de formación y desarrollo de epilepsia.

El dispositivo creado utiliza una arquitectura en red de 16 transistores de grafeno de 100×50 micras de tamaño, ocupando una superficie cerebral de 1,5 mm que amplifica sus señales. Como resultado, se obtiene un mapeo de la propagación de la actividad cerebral en forma de señales eléctricas. La información generada puede ser enviada a un dispositivo móvil para su análisis.

La monitorización de la actividad es tal que, incluso, se pueden generar alertas para que lleguen avisos ante cualquier variación anormal en la actividad cerebral. El siguiente paso sería hacerlo más grande para adaptarlo al cerebro humano y comenzar a hacer ensayos clínicos con pacientes de epilepsia. De momento, aún queda tiempo de investigación con animales para perfeccionar el modelo.

Asimismo, los investigadores pretender probar modelos de interacción cerebro-ordenador que sirvan para ayudar a personas con lesiones cerebrales o medulares a recuperar tareas dañadas relacionadas con el habla o la movilidad.

La inversión en innovación tecnológica en el ámbito de la investigación médica sigue dando sus frutos.