Dispositivos Biomédicos

Para aplicaciones relacionadas con la monitorización y la estimulación de la actividad del sistema nervioso central y periférico

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Monitorización de la despolarización cortical en cuidados neurointensivos utilizando microtransistores de grafeno.

La actividad cerebral abarca múltiples escalas temporales y espaciales que requieren un conjunto de tecnologías para avanzar en su conocimiento. Debido a la naturaleza eléctrica de la actividad neuronal, se usa la electrofisiología para medir la actividad cerebral, ésta requiere un transductor eficiente para registrar la caída de voltaje causada por las corrientes iónicas transmembrana en el tejido cerebral. Los transductores más utilizados son los electrodos metálicos pasivos. Alternativamente, gracias a su conjunto único de propiedades, el grafeno permite la implementación del llamado transistor de efecto de campo activado por solución basado en grafeno (sSGFET), como un nuevo transductor para señales neuronales.

El uso de gSGFET es capaz de superar las limitaciones de los electrodos pasivos en el funcionamiento acoplado a CC, lo que permite el registro de actividad infrarroja (ISA). Dentro de la actividad ISA, la Depresión Cortical Propagada (CSD) se produce por una despolarización neural masiva relacionada con algunos trastornos como la migraña, la epilepsia o traumatismos craneoencefálicos. La monitorización de los eventos CSD se ve obstaculizada por las limitaciones de la tecnología de registro actual basada en electrodos pasivos, el uso de gSGFET mejorará las capacidades de monitorización de los eventos CSD y puede servir como herramienta de diagnóstico, pronóstico y monitorización del tratamiento para algunos de estos trastornos neurológicos.

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Objetivos

El objetivo principal del proyecto es avanzar en la translación de la tecnología gSGFET a la práctica clínica, realizando por primera vez un ensayo clínico en pacientes con traumatismos craneoencefálicos.

 

Coordinador

Institut de Microelectronica de Barcelona, Centre Nacional de Microelectonica (IMB-CNM) CSIC

Anton Guimerà Brunet

Anton Guimerà Brunet es investigador de plantilla del IMB-CNM (CSIC) especializado en el desarrollo de micronanosistemas para aplicaciones biomédicas con una sólida formación en el desarrollo de dispositivos médicos e integración de sistemas para tecnologías innovadoras.
Sus intereses de investigación se centran en el estudio de las propiedades eléctricas de los tejidos biológicos y el diseño de interfaces neuronales avanzadas. Trabaja en el paquete de trabajo de Tecnologías Biomédicas del proyecto Europeo Graphene Flagship, explorando interfaces neuronales basadas en grafeno y materiales 2D. Es autor o coautor de más de 50 artículos en revistas internacionales de referencia, 8 patentes (3 de ellas con licencia) (índice H 19).

Aportaciones de los socios

Institut de Microelectronica de Barcelona, Centre Nacional de Microelectonica (IMB-CNM) CSIC

Anton Guimerà, Xavi Illa, Rosa Villa

El CSIC desarrollará, optimizará y validará los sensores de grafeno para monitorizar las CSD en colaboración con ICN2, y se encargará del escalado de la tecnología.
CSIC estudiará los requisitos de seguridad eléctrica para la electrónica de adquisición y desarrollará un prototipo compatible con la normativa aplicable.

Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2)

Jose A. Garrido

ICN2 desarrollará, optimizará y validará los sensores de grafeno para monitorizar las CSD en colaboración con el CSIC.

Institut Hospital Del Mar D’investigacions Biomédiques (IMIM)

Gerard Conesa, Ignacio Delgado-Martínez

IMIM proporcionará guías clínicas, y llevará a cabo el diseño y ejecución del ensayo clínico piloto.

Consorci Institut D’investigacions Biomediques August Pi i Sunyer (IDIBAPS)

María Victoria Sánchez-Vives

El papel del IDIBAPS es la validación preclínica de la tecnología basada en grafeno para la monitorización de la función cerebral en pacientes en estrecha colaboración con neurocirugía. La electrofisiología ex vivo en tejido humano y los registros crónicos de modelos animales proporcionan un punto de referencia muy valioso.

Instituto de Neurociencias, Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)

Xavier Navarro, Jaume del Valle, Francesc Jiménez

La UAB realizará la valoración de biocompatibilidad crónica, así como la validación de los modelos preclínicos de ictus y trauma cerebral.