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El primer implante cerebral hecho de grafeno, aclamado como un “material maravilloso” después de su descubrimiento en la Universidad de Manchester hace 20 años, comenzará un ensayo clínico en la ciudad a fines de este mes.
Los investigadores del Instituto Nacional de Grafeno de Manchester esperan que este ensayo histórico conduzca a interfaces entre el cerebro humano y ordenadores externos que sean más sensibles que los dispositivos actuales.
Las posibles aplicaciones incluyen mejores tratamientos para enfermedades neurológicas como la enfermedad de Parkinson y los accidentes cerebrovasculares, así como traducir los pensamientos de las personas discapacitadas en habla o movimiento.
Un equipo médico del hospital Salford Royal se prepara para colocar una interfaz flexible con 64 electrodos de grafeno en el cerebro del primer paciente de prueba, durante una neurocirugía para extirpar un tumor de glioblastoma. El implante estimulará y leerá la actividad neuronal con gran precisión, de modo que se puedan preservar partes funcionales del cerebro cuando se extirpe el cáncer.
“El objetivo principal de este ensayo, que es el primero en humanos, es demostrar la seguridad de los electrodos de grafeno aplicados al cerebro en ocho a diez pacientes”, afirmó el profesor de Manchester Kostas Kostarelos, investigador científico jefe del ensayo. “También evaluaremos la calidad de las señales registradas y la capacidad del implante para estimular el cerebro”.
Los implantes fueron producidos por InBrain, una empresa de neurotecnología de Barcelona que surgió del programa Graphene Flagship de 1.000 millones de euros de la UE, en colaboración con el Instituto Catalán de Nanotecnología y la Universidad de Manchester.
La siguiente etapa, explicó la directora ejecutiva de InBrain, Carolina Aguilar, será realizar ensayos clínicos con el implante terapéutico de la compañía para la enfermedad de Parkinson, que tendrá dos componentes vinculados.
Uno de ellos se coloca sobre la capa superficial del cerebro, “como un trozo de celofán”, y lee e interpreta su actividad eléctrica, explicó. El otro se inserta en el cerebro para dar un estímulo mucho más preciso a las regiones que controlan el movimiento y otras funciones afectadas por el Parkinson que cualquier dispositivo de “estimulación cerebral profunda” disponible en la actualidad.
“Con inteligencia artificial, el dispositivo puede aprender del cerebro de cada paciente para ofrecer una terapia neurológica personalizada”, afirmó Aguilar.
Las láminas de grafeno están formadas por una sola capa de átomos de carbono en una red hexagonal, una estructura molecular que le otorga al material propiedades eléctricas y mecánicas extraordinarias. Sus descubridores, Andre Geim y Kostya Novoselov, ganaron el Premio Nobel de Física en 2010, mientras los investigadores investigaban una serie de aplicaciones en industrias que van desde la energía y la aeroespacial hasta la electrónica y los dispositivos médicos.
Si bien el mercado del grafeno no ha crecido tan rápido como esperaban los primeros optimistas (los analistas estiman ventas globales para 2023 en el rango de 300 a 400 millones de dólares), está creciendo a una tasa anual superior al 30 por ciento.
“Sigo pensando que el grafeno es un ‘material maravilloso’ porque hace muchas cosas maravillosas”, afirmó José Garrido, científico jefe de InBrain. “Ha dado lugar a una enorme cantidad de descubrimientos científicos, pero traducirlos en aplicaciones que compitan con las tecnologías establecidas es extremadamente costoso y lleva mucho tiempo”.
En lo que respecta a aplicaciones médicas, “desafío a cualquiera a que me muestre un nuevo material que haya pasado del descubrimiento a la práctica clínica en menos de 20 años”, añadió Kostarelos.
Expresó su confianza en que las ventajas del grafeno sobre los electrodos metálicos utilizados en otras interfaces cerebro-ordenador se demostrarán en la clínica: “Ninguna otra tecnología ofrece una combinación de interfaces miniaturizadas y de alta resolución con tanta selectividad en la decodificación de señales”.