Newsy

Grafenowy czujnik przewidzi napady padaczki czy udar. W przyszłości pozwoli przywrócić mowę i zdolność komunikacji

2019-03-06  |  06:00

Nowoczesny czujnik oparty na grafenie rejestruje aktywność mózgu na bardzo niskich częstotliwościach i może prowadzić do nowych metod leczenia epilepsji. Dotychczasowe urządzenia były w stanie wykryć aktywność tylko na pewnym progu częstotliwości. Nowa technologia rejestruje aktywność mózgu na częstotliwościach poniżej wartości 0,1 Hz. Dzięki temu pozwoli przewidzieć prawdopodobieństwo napadu padaczkowego czy nawet udaru.

– Nasze urządzenie potrafi rejestrować aktywność mózgu z wyższą czułością niż obecnie dostępne technologie. Zostało zaprojektowane jako urządzenie wszczepialne do badania aktywności mózgu u osób z chorobami neurologicznymi, takimi jak padaczka czy choroba Parkinsona. Dodatkowo jest w stanie nie tylko rejestrować aktywność mózgu, lecz także przejść w tryb stymulacji, który znajduje zastosowanie np. w rehabilitacji mowy – mówi agencji Newseria Innowacje Cinzia Spinato z Katalońskiego Instytutu Nanonauki i Nanotechnologii.

Nowo opracowany implant oparty na grafenie rejestruje aktywność elektryczną w mózgu przy bardzo niskich częstotliwościach i na dużych obszarach. Od lat matryce elektrod są wykorzystywane do rejestrowania aktywności elektrycznej mózgu, mapują aktywność w różnych regionach mózgu, aby w możliwie jak największym stopniu zrozumieć jego działanie. Dzięki nowemu urządzeniu będzie można zbadać aktywność mózgu przy niższych częstotliwościach niż 0,1 Hz, które do tej pory było wartością graniczną. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu grafenu.

– Urządzenie oparte jest na grafenie, który stanowi kluczową technologię umożliwiającą nam rejestrowanie bardzo niskich częstotliwości w pracy mózgu i charakteryzuje się biozgodnością, tak więc ma przewagę nad technologiami stosowanymi obecnie – przekonuje Cinzia Spinato.

Grafen toruje drogę nowatorskim diagnozom i zabiegom biomedycznym. Wysoki obszar powierzchni, mobilność elektronów i funkcjonalizacja powierzchni sprawiają, że rewolucjonizuje technologie biomedyczne. Naukowcy udowodnili już, że pole powierzchni grafenu stanowi doskonałą platformę do dostarczania leków, pozwala na stosowanie efektywnych biosensorów. Grafen można wykorzystać w inżynierii tkankowej, powstał już implant siatkówkowy, który może służyć jako proteza optyczna dla osób, które straciły wzrok, a nowe badania wykazały, że grafen można również wbudować w polimer i stworzyć czujniki i implanty mózgu.

– Sondę z wbudowanym grafenem umieszcza się nad korą mózgową, pod skórą głowy, gdzie zostaje zamknięta. Łączność zewnętrzną zapewnia komputerowy interfejs, poprzez który analizowane są rejestrowane sygnały. U chorych na padaczkę można zarejestrować konkretne wzorce aktywności mózgowej, które poprzedzają napad, dzięki czemu urządzenie potrafi ostrzegać o nadchodzącym ataku padaczkowym, pozwalając choremu na podjęcie odpowiednich środków ostrożności – tłumaczy Cinzia Spinato.

Urządzenie wykorzystuje innowacyjną architekturę opartą na tranzystorach, która wzmacnia sygnały mózgowe przed przekazaniem ich do odbiornika. Grafen jest zaś na tyle elastyczny, że można go używać na dużych obszarach kory mózgowej, nie zakłócając przy tym funkcjonowania mózgu. W efekcie lekarze zyskują dostęp do mapowania aktywności mózgu o niskiej częstotliwości, gdzie znajdują się informacje dotyczące m.in. o początku napadów padaczkowych czy udarów.

Naukowcy oceniają, że technologia tranzystorowa wykorzystująca grafen przyspieszy wdrożenie nowych strategii multipleksowania, które mogą doprowadzić do opracowania nowej generacji interfejsów mózg-komputer. W przyszłości pozwolą też przywrócić mowę i zdolność komunikacji.

– Zakończyliśmy już badania przedkliniczne na zwierzętach i szykujemy się do rozpoczęcia badań klinicznych na ludziach. Po ich pomyślnym zakończeniu wyrób trafi na rynek. Spodziewamy się, że nastąpi to w dłuższej perspektywie, za przynajmniej pięć, sześć lat – zapowiada Cinzia Spinato.

Grand View Research ocenia, że światowy rynek grafenu do 2025 roku osiągnie wartość ponad 552 mln dol.

Czytaj także

Kalendarium

Problemy społeczne

Minister zdrowia: Nowy model opieki zdrowotnej będzie stawiać na jakość usług. Pomoże w tym cyfryzacja

Stopniowa informatyzacja systemu opieki medycznej usprawni obieg informacji, dzięki czemu zmniejszą się obciążenia lekarzy i liczba wykonywanych niepotrzebnie badań. To oznacza, że pacjent szybciej otrzyma świadczenie i opiekę, których potrzebuje. Temu służyć ma także analiza dużych zbiorów danych na temat pacjentów, której uczą się placówki w Polsce. – Odchodzi wizja medycyny jako działalności usługowej. Teraz patrzymy bardziej całościowo, nie tylko na koszty NFZ, lecz także na koszty społeczne, absencje chorobowe i jakość życia, co przekłada się na całą gospodarkę – mówi minister zdrowia Łukasz Szumowski.

Zdrowie

Komórki macierzyste wyhodowane w laboratorium pomagają wyleczyć rzadką chorobę wzroku. Lekarze liczą na dostęp do terapii także w Polsce

Niedobór komórek macierzystych rąbka rogówki to rzadka choroba, która prowadzi do utraty wzroku. W Polsce co roku 100–200 osób wymaga leczenia, przy czym u ok. 30 osób taką dysfunkcję wywołało termiczne lub chemiczne poparzenie oczu. Szansą dla tej grupy jest innowacja – przeszczep komórek macierzystych rąbka rogówki pochodzących z hodowli w laboratorium. Taką terapię stosuje i refunduje obecnie kilka państw w Europie, m.in. Wielka Brytania i Włochy. W Polsce jest na razie dostępna w ramach badań klinicznych i tylko w dwóch ośrodkach, ale lekarze liczą, że wkrótce się to zmieni.

MWC19

Firma

Europejski odpowiednik GPS-a obniży koszt i zwiększy dokładność pilotowania autonomicznych pojazdów. Będzie sterował także dronami dostarczającymi przesyłki kurierskie

Już wkrótce europejski system nawigacji satelitarnej może zostać wdrożony na masową skalę. Zapewni dużo dokładniejsze wskazania lokalizacji w porównaniu z amerykańskim systemem GPS, co może być kluczowe w przypadku akcji ratunkowych zarówno na lądzie, jak i morzu. Już teraz Galileo jest stosowany w systemach alarmowych eCall, montowanych w nowych samochodach, a w ciągu trzech lat trafi też do wszystkich smartfonów, sprzedawanych na europejskim rynku. W opracowywanie urządzeń wykorzystujących Galileo zaangażowali się także Polacy. Opracowane przez nich układy mają trafić m.in. do autonomicznych dronów, dostarczających przesyłki.