Un nuevo material derivado del grafeno mejora el rendimiento de las neuroprótesis

Las neuroprótesis permiten conectar el sistema nervioso de un paciente que ha sufrido una lesión con dispositivos mecánicos que sustituyen las extremidades paralizadas o amputadas. Un estudio coordinado por el Institut de Neurociències de la UAB (INc-UAB), en colaboración con el Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), demuestra en modelos animales como el EGNITE, un derivado del grafeno, permite la creación de electrodos más pequeños que pueden interaccionar de forma más selectiva con los nervios que se quieren estimular y, por lo tanto, mejoran la sensibilidad de las prótesis. El estudio también ha validado la biocompatibilidad del material, demostrando que su implantación es segura.

Tras una amputación o una lesión nerviosa severa, los pacientes pierden en mayor o menor grado la capacidad para mover y sentir la extremidad afectada, lo que limita su autonomía en las tareas del día a día. Actualmente, la única estrategia que permite recuperar la función consiste en las neuroprótesis, electrodos capaces de estimular los nervios para inducir sensaciones concretas y de registrar señales motoras que, una vez descodificadas, pueden ser enviadas a una prótesis biónica.

En el diseño de las neuroprótesis es importante que los electrodos sean de pequeñas dimensiones para que sean selectivos e interactúen eléctricamente solo con un número reducido de axones en el nervio. Por eso, aunque comúnmente han estado construidos a partir de metales como el oro, el platino o el óxido de iridio, es necesario encontrar otros materiales que tengan una capacidad conductora superior y permitan la creación de electrodos todavía más pequeños. Es aquí donde entra en juego el grafeno y sus derivados, cuyas excelentes propiedades eléctricas han permitido avanzar en el desarrollo de una nueva generación de microelectrodos.

Una investigación coordinada por el Institut de Neurociències de la UAB (INc-UAB) ha estudiado la capacidad de un nuevo material derivado del grafeno, el EGNITE, para estimular el nervio periférico y registrar sus señales. Además, ha sido validada su biocompatibilidad, clave para conservar la función de la interfaz a lo largo del tiempo. La investigación se ha llevado a cabo en el Grupo de Neuroplasticidad y Regeneración del INc-UAB, liderado por el profesor del Departamento de Biología Celular, de Fisiología y de Inmunología de la UAB Xavier Navarro, en colaboración con el grupo de Jose Garrido del Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), encargado de desarrollar el EGNITE junto a las interfaces nerviosas.

Estos electrodos, implantados en nervios ciáticos de rata, demostraron ser capaces de producir activación muscular selectiva hasta un máximo de 60 días. «Es destacable la reducción en la corriente eléctrica necesaria para producir esta activación muscular en comparación con otros microelectrodos metálicos de mayor tamaño», explica Bruno Rodríguez-Meana, investigador postdoctoral en el INc-UAB y primer autor del artículo. Además, los electrodos con EGNITE demostraron ser biocompatibles, ya que ninguna de las pruebas funcionales mostró alteraciones significativas producidas por las interfaces implantadas ni se observó una inflamación exacerbada.

«Los próximos pasos consistirán en la optimización de la tecnología basada en el EGNITE y su aplicación en estudios preclínicos para sistemas de estimulación del nervio vago o de la médula espinal. En paralelo, se está avanzando hacia su traslación clínica en propuestas de medicina bioelectrónica», explica el profesor Navarro.

En conjunto, estos resultados nos indican el potencial del material derivado del grafeno para formar parte de neuroprótesis que permitan recuperar las funciones perdidas de los pacientes y mejorar así su capacidad y su calidad de vida.