Барселонський стартап Inbrain Neuroelectronics виготовив новий мозковий імплантат з графену і готується до його першого випробування на людині цього літа. Графен допоможе розв’язати одну з головних проблем мозкових чипів — Фарадеївські реакції.
Барселонський стартап Inbrain Neuroelectronics виготовив новий мозковий імплантат з графену і готується до його першого випробування на людині цього літа. Графен допоможе розв’язати одну з головних проблем мозкових чипів — Фарадеївські реакції.
Технологія Inbrain є різновидом інтерфейсу «мозок-комп’ютер», який записує сигнали з мозку і передає їх на комп’ютер для аналізу. Вони використовуються для медичної діагностики, як комунікаційні пристрої для людей, які не можуть говорити, і для управління зовнішнім обладнанням, в тому числі роботизованими кінцівками, пише IEEE Spectrum.
Inbrain має намір перетворити цю технологію на терапевтичний інструмент для пацієнтів з неврологічними проблемами, такими як хвороба Паркінсона. Оскільки чіп Inbrain виготовлений з графену, нейронний інтерфейс має деякі цікаві властивості, в тому числі можливість використовувати його як для запису, так і для стимуляції мозку.
Така двонаправленість походить від розв’язання ключової проблеми з металевими чіпами, які зазвичай використовуються в технології інтерфейсу «мозок-комп’ютер»: Фарадеївські реакції. Фарадеївські реакції — це особливий тип електрохімічних процесів, що відбуваються між металевим електродом і розчином електроліту. Оскільки нервова тканина значною мірою складається з водних електролітів, з часом ці фарадеївські реакції знижують ефективність металевих чипів.
Саме тому Inbrain замінила метали, які зазвичай використовуються в таких чіпах, на графен — матеріал з високою електропровідністю. «Метали мають Фарадеївські реакції, які фактично змушують всі електрони взаємодіяти один з одним, погіршуючи їх ефективність… для передачі сигналів назад до мозку», — сказала Кароліна Агілар, генеральний директор і співзасновник Inbrain.
Оскільки графен — це, по суті, вуглець, а не метал, Агілар каже, що чіп може видавати у 200 разів більше заряду, не створюючи при цьому фарадової реакції. Як результат, матеріал є стабільним протягом мільйонів імпульсів стимуляції, необхідних для терапевтичного інструменту. Хоча Inbrain ще не тестує чіп для стимуляції мозку, компанія сподівається досягти цієї мети з часом.
За словами Агілар, чіп на основі графену виробляється на пластині за традиційною напівпровідниковою технологією. У чистих приміщеннях Inbrain виготовляє чіп товщиною 10 мікрометрів. Чіп складається з того, що в стартапі називають «графеновими точками», розмір яких коливається від 25 до 300 мікрометрів. «Ця мікрометрична шкала дозволяє нам отримати унікальну роздільну здатність декодування сигналів від мозку, а також забезпечує нам мікрометричну стимуляцію або модуляцію мозку», — додала Агілар.
Перше випробування технології на людському пацієнті незабаром відбудеться в Манчестерському університеті, де вона слугуватиме інтерфейсом під час резекції пухлини головного мозку. Під час резекції пухлини хірурги повинні переконатися, що вони не пошкодили такі ділянки, як мовні центри мозку, щоб пацієнт не постраждав після операції. «Під час резекції пухлини чіп розташовують так, щоб він міг зчитувати з дуже високою роздільною здатністю сигнали, які повідомляють хірургу, де є пухлина, а де її немає», — каже Агілар. Це дозволить хірургам видаляти пухлину з мікрометричною точністю, зберігаючи при цьому функціональні області, такі як мова і пізнання.
За її словами, в компанії обрали цей підхід для першого випробування на людях, тому що це «дуже надійний і швидкий спосіб довести безпеку графену», а також продемонструвати потенціал його можливостей у порівнянні з металевими технологіями, які використовуються сьогодні.
Команда Inbrain вже перевірила біосумісність чіпа на основі графену. «Ми працювали над біосумісністю протягом останніх трьох років, проводячи різні дослідження безпеки на великих тваринах. Тож тепер ми можемо отримати зелене світло, щоб довести додатковий рівень безпеки для людей», — пояснила CEO стартапу.
Для лікування хвороби Паркінсона чіп Inbrain з'єднується з нігростріатичним шляхом у мозку, який є критично важливим для рухів. Спочатку чіп розшифровує повідомлення про наміри від мозку, яке запускає крок або підняття руки — те, що може зробити звичайний імплантований мозковий шприц. Але чіп Inbrain, з його мікрометричною точністю, може також розшифровувати патологічні біомаркери, пов’язані з симптомами хвороби Паркінсона, такі як тремор, ригідність і застигання ходи.
Визначаючи ці біомаркери з високою точністю, технологія Inbrain може визначити, наскільки добре працює поточна схема лікування пацієнта. У цій першій ітерації чіп Inbrain не лікує безпосередньо симптоми хвороби Паркінсона, але натомість дає можливість краще націлити й зменшити кількість ліків, які використовуються для лікування.
«Пацієнти з хворобою Паркінсона приймають величезну кількість ліків, які з часом доводиться змінювати, щоб встигати за зростаючою резистентністю, яка розвивається у пацієнтів до дії ліків. Ми можемо зменшити цю кількість щонайменше на 50 відсотків, а в майбутньому, сподіваємось, і більше, оскільки наші прилади стануть більш точними», — вважає Агілар.
Нагадаємо, що в липні Ілон Маск розповів, що його стартап з технологій для мозку Neuralink сподівається незабаром встановити імплант другому пацієнту. Проте, вживлення чіпа першому пацієнту супроводжувалась складнощами.
Раніше Нолан Арбо, перший пацієнт, який у січні цього року отримав мозковий чип від компанії Neuralink Ілона Маска, поділився подробицями про його роботу. Зокрема він прокоментував проблеми зі зміщенням імпланту, і розповів, що використовує його для спілкування в соцмережах.
