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Diseñan implantes de grafeno para tratar la epilepsia y el ictus

Antonio González Aguayo
Licenciado en Historia, Escenografía teatral y con estudios de periodismo. Escribo en diferentes medios digitales.
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Desde hace años, la implantación de electrodos (los actuales son de platino e iridio) en distintas partes del cerebro ha sido el método más frecuente para estudiar y tratar los trastornos de este órgano. Ahora, varios centros de investigación de Barcelona han desarrollado unos microtransistores o sensores cerebrales de grafeno que servirán para estudiar el cerebro en general y, particularmente, para diagnosticar y tratar patologías como la epilepsia o los infartos cerebrales (ictus).

El grafeno adquirió fama en 2010, cuando los científicos Andre Geim y Konstantin Novoselov recibieron el Nobel de Física por haber sintetizado seis años antes este material flexible, transparente y muy delgado, ya que solo posee un átomo de grosor. A partir de entonces muchos sectores han aplicado este material a sus productos, al que se le ha considerado el material del futuro.

En este caso, la principal ventaja de estos microtransistores de grafeno respecto a los electrodos es que éstos solo pueden detectar la actividad cerebral por encima de un cierto nivel de frecuencia. “La señal cerebral tiene altas y bajas frecuencias, y cada una ofrece información relevante para distintos ámbitos. Las de muy baja frecuencia, por debajo de los 0,1 Hz, no se podían medir con los electrodos pero sí podemos leerla con los microtransistores de grafeno”, asegura José Antonio Garrido, coautor de la investigación y científico del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (CN2). Y según afirma Anton Guimerá, también coautor e investigador del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB/CNM-CSIC), de momento los experimentos han sido efectuados con una veintena de ratas sanas a las que se les indujo la epilepsia con la inyección de una gota de cloruro potásico. Después se les implantó un sensor de grafeno mediante cirugía.

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”Básicamente lo que hicimos fue inducirles un tsunami cerebral, que lo que hace es resetear la actividad cerebral y la detiene hasta que vuelve a la normalidad. Este tipo de señales cerebrales se propagan a una velocidad muy lenta y lo que hemos conseguido es hacer un mapeado de cómo se propaga esa señal”, afirma. “Cuando ocurre un ataque epiléptico prolongado, el cerebro se defiende haciendo este tipo de reseteos, de ahí la importancia de entender cómo se produce este mecanismo”, explica este ingeniero electrónico. La información del cerebro recabada por el sensor puede ser transmitida a un dispositivo móvil y enviar alertas cuando el sensor detecta, por ejemplo, que se va a producir un ataque epiléptico.

Garrido, profesor ICREA, explica el porqué de la elección del grafeno: “Para nosotros hay tres razones muy claras. Al ser una tecnología muy invasiva debes tener un material muy biocompatible y que no genere inflamación en el cerebro, y el grafeno tiene un tipo de enlace que hace que sea un poco reactivo. Por otro lado, para monitorizar el cerebro necesitas un material flexible que se adapte bien a la superficie del córtex, que es rugosa. Y por último, con el grafeno, que es un semimetal, podemos tener una configuración de transistor que nos permita medir las bajas frecuencias”.

El dispositivo insertado en el cerebro de los roedores consta de 16 transistores de grafeno que miden 100×50 micras. El área implantada abarca una superficie de 1,5 mm en total. Pero los que se utilicen en el futuro en humanos tendrían que cubrir una superficie mayor, aunque los sensores en sí no tendrían que tener mayores dimensiones, según Garrido.

En definitiva, el siguiente paso será trasladar esta tecnología a personas y, aunque los plazos aún no están claros, Garrido espera que en dos años empiece un ensayo clínico con pacientes epilépticos en colaboración con la University College London. También se encuentra en contacto con neurocirujanos del Hospital del Mar de Barcelona para realizar un ensayo parecido. En cuanto al estado de desarrollo de las tecnologías de grafeno, Eduard Masvidal, primer autor del artículo y estudiante de doctorado del Instituto de Microelectrónica de Barcelona, piensa que de momento se ha hecho mucha investigación básica y pruebas de concepto: “A partir de ahora hay que pasar del prototipo al producto y en los próximos años veremos si se puede escalar hasta el nivel industrial”.

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