Une nouvelle technologie basée sur le graphène pourrait bien changer les règles du jeu dans le domaine de la neuroscience et des applications médicales. Cette technologie, développée par l’Institut Catalan de Nanoscience et de Nanotechnologie (ICN2) en collaboration avec l’Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) et d’autres partenaires nationaux et internationaux, est actuellement en cours de développement pour des applications thérapeutiques par la start-up INBRAIN Neuroelectronics.
Après des années de recherche dans le cadre du projet européen Graphene Flagship, l’ICN2 a dirigé, en collaboration avec l’Université de Manchester, le développement d’EGNITE (Engineered Graphene for Neural Interfaces), une nouvelle classe de neurotechnologie implantable flexible, de haute résolution et de haute précision basée sur le graphène.
Les résultats publiés dans Nature Neurotechnology visent à contribuer avec des technologies innovantes au paysage florissant des neuroélectroniques et des interfaces cerveau-ordinateur.
EGNITE s’appuie sur la grande expérience de ses inventeurs dans la fabrication et la traduction médicale des nanomatériaux à base de carbone. Cette technologie innovante basée sur le graphène nanoporeux intègre des processus de fabrication standard dans l’industrie des semi-conducteurs pour assembler des microélectrodes de graphène d’un diamètre de seulement 25 µm.
Les microélectrodes de graphène présentent une faible impédance et une haute injection de charge, des attributs essentiels pour des interfaces neuronales flexibles et efficaces.
Validation préclinique de la fonctionnalité
Des études précliniques menées par divers experts en neuroscience et en biomédecine qui se sont associés à l’ICN2, utilisant différents modèles pour le système nerveux central et périphérique, ont démontré la capacité d’EGNITE à enregistrer des signaux neuronaux de haute fidélité avec une clarté et une précision exceptionnelles et, plus important encore, à offrir une modulation nerveuse hautement ciblée.
La combinaison unique d’enregistrement de signaux de haute fidélité et de stimulation nerveuse précise offerte par la technologie EGNITE représente une avancée potentiellement cruciale dans les thérapeutiques neuroélectroniques.
Cette approche innovante comble un vide critique dans la neurotechnologie, qui a vu peu d’avancement dans les matériaux au cours des deux dernières décennies. Le développement des électrodes EGNITE a la capacité de placer le graphène à l’avant-garde des matériaux neurotechnologiques.
Collaboration internationale et leadership scientifique
La technologie présentée aujourd’hui s’appuie sur l’héritage du Graphene Flagship, une initiative européenne qui, au cours de la dernière décennie, s’est efforcée de faire progresser le leadership stratégique européen dans les technologies qui reposent sur le graphène et d’autres matériaux 2D.
Derrière cette percée scientifique se trouve un effort collaboratif dirigé par les chercheurs de l’ICN2 Damià Viana (maintenant chez INBRAIN Neuroelectronics), Steven T. Walston (maintenant à l’Université de Californie du Sud), et Eduard Masvidal-Codina, sous la direction de l’ICREA Jose A. Garrido, leader du groupe de matériaux et de dispositifs électroniques avancés de l’ICN2, et de l’ICREA Kostas Kostarelos, leader du laboratoire de nanomédecine de l’ICN2 et de la faculté de biologie, de médecine et de santé de l’Université de Manchester (Royaume-Uni).
La recherche a bénéficié de la participation de Xavier Navarro, Natàlia de la Oliva, Bruno Rodríguez-Meana et Jaume del Valle, de l’Institut de neurosciences et du département de biologie cellulaire, de physiologie et d’immunologie de l’Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).
La collaboration comprend la contribution de grandes institutions nationales et internationales, telles que l’Institut de Microelectrònica de Barcelona – IMB-CNM (CSIC), l’Institut national du graphène à Manchester (Royaume-Uni), et l’Institut des neurosciences de Grenoble – Université Grenoble Alpes (France) et l’Université de Barcelone. L’intégration de la technologie dans les processus de fabrication standard des semi-conducteurs a été réalisée dans la salle blanche de micro et nanofabrication de l’IMB-CNM (CSIC), sous la supervision du chercheur du CIBER, le Dr Xavi Illa.
Traduction clinique : prochaines étapes
La technologie EGNITE décrite dans l’article de Nature Nanotechnology a été brevetée et licenciée à INBRAIN Neuroelectronics, une start-up basée à Barcelone issue de l’ICN2 et de l’ICREA, avec le soutien de l’IMB-CNM (CSIC). L’entreprise, également partenaire du projet Graphene Flagship, est à la tête de la traduction de la technologie en applications cliniques et en produits. Sous la direction de la PDG Carolina Aguilar, INBRAIN Neuroelectronics se prépare pour les premiers essais cliniques sur l’homme de cette technologie innovante basée sur le graphène.
Le paysage industriel et d’innovation en ingénierie des semi-conducteurs en Catalogne, où des stratégies nationales ambitieuses prévoient de construire des installations de pointe pour produire des technologies de semi-conducteurs basées sur des matériaux émergents, offre une opportunité sans précédent d’accélérer la traduction de ces résultats présentés aujourd’hui en applications cliniques.
En synthèse
La technologie EGNITE, basée sur le graphène, représente une avancée significative dans le domaine de la neurotechnologie. Elle offre une nouvelle approche pour l’enregistrement de signaux neuronaux de haute fidélité et la stimulation nerveuse précise.
Cette technologie, développée par l’ICN2 et l’UAB, est actuellement en cours de développement pour des applications thérapeutiques par la start-up INBRAIN Neuroelectronics.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la technologie EGNITE ?
EGNITE est une nouvelle classe de neurotechnologie implantable flexible, de haute résolution et de haute précision basée sur le graphène.
Quels sont les avantages de la technologie EGNITE ?
EGNITE est capable d’enregistrer des signaux neuronaux de haute fidélité avec une clarté et une précision exceptionnelles, et offre une modulation nerveuse hautement ciblée.
Qui a développé la technologie EGNITE ?
La technologie EGNITE a été développée par l’Institut Catalan de Nanoscience et de Nanotechnologie (ICN2) en collaboration avec l’Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) et d’autres partenaires nationaux et internationaux.
Quelles sont les prochaines étapes pour la technologie EGNITE ?
La technologie EGNITE a été brevetée et licenciée à INBRAIN Neuroelectronics, une start-up qui mène la traduction de la technologie en applications cliniques et en produits.
Quel est l’impact potentiel de la technologie EGNITE ?
La technologie EGNITE a le potentiel de révolutionner le domaine de la neuroscience et des applications médicales en offrant une nouvelle approche pour l’enregistrement de signaux neuronaux de haute fidélité et la stimulation nerveuse précise.
Références
Viana, D., Walston, S.T., Masvidal-Codina, E. et al. Nanoporous graphene-based thin-film microelectrodes for in vivo high-resolution neural recording and stimulation. Nat. Nanotechnol. (2024). DOI: 10.1038/s41565-023-01570-5
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