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Il primo impianto cerebrale realizzato in grafene, salutato come un “materiale meraviglioso” dopo la sua scoperta presso l’università di Manchester 20 anni fa, dovrebbe iniziare una sperimentazione clinica in città alla fine di questo mese.
I ricercatori del National Graphene Institute di Manchester sperano che questo esperimento storico porti alla creazione di interfacce tra il cervello umano e computer esterni più sensibili rispetto ai dispositivi odierni.
Le possibili applicazioni includono trattamenti migliori per patologie neurologiche come il morbo di Parkinson e l'ictus, nonché la traduzione dei pensieri delle persone disabili in linguaggio o movimento.
Un team medico del Salford Royal Hospital si sta preparando a posizionare un'interfaccia flessibile con 64 elettrodi di grafene sul cervello del primo paziente sperimentale, durante un intervento di neurochirurgia per rimuovere un tumore di glioblastoma. L'impianto stimolerà e leggerà l'attività neurale con elevata precisione, in modo che le parti funzionali del cervello possano essere preservate quando il cancro verrà rimosso.
“L'obiettivo primario di questo 'primo trial sull'uomo' è dimostrare la sicurezza degli elettrodi di grafene applicati al cervello in otto-dieci pazienti”, ha affermato il professore di Manchester Kostas Kostarelos, ricercatore scientifico capo del trial. “Valuteremo anche la qualità dei segnali registrati e la capacità dell'impianto di stimolare il cervello”.
Gli impianti sono stati prodotti da InBrain, un'azienda neurotecnologica di Barcellona nata dal programma Graphene Flagship dell'UE da 1 miliardo di euro, in collaborazione con l'Istituto catalano di nanotecnologia e l'Università di Manchester.
La fase successiva, ha affermato Carolina Aguilar, direttrice generale di InBrain, sarà quella di effettuare sperimentazioni cliniche con l'impianto terapeutico dell'azienda per il morbo di Parkinson, che avrà due componenti collegate.
Uno si trova sullo strato superficiale del cervello “come un pezzo di cellophane”, leggendo e interpretando la sua attività elettrica, ha detto. L'altro è inserito nel cervello per dare stimoli molto più precisi alle regioni che controllano il movimento e altre funzioni compromesse dal Parkinson rispetto a qualsiasi dispositivo di “stimolazione cerebrale profonda” disponibile oggi.
“Grazie all'intelligenza artificiale, il dispositivo può imparare dal cervello dei singoli pazienti per fornire una terapia neurologica personalizzata”, ha affermato Aguilar.
I fogli di grafene sono costituiti da un singolo strato di atomi di carbonio in un reticolo esagonale, una struttura molecolare che conferisce al materiale straordinarie proprietà elettriche e meccaniche. I suoi scopritori, Andre Geim e Kostya Novoselov, hanno vinto il premio Nobel per la fisica nel 2010, mentre i ricercatori hanno studiato una serie di applicazioni in settori che vanno dall'energia e aerospaziale all'elettronica e ai dispositivi medici.
Sebbene il mercato del grafene non sia cresciuto così rapidamente come previsto dai primi ottimisti (gli analisti stimano le vendite globali per il 2023 in una regione compresa tra 300 e 400 milioni di dollari), sta crescendo a un tasso annuo superiore al 30%.
“Penso ancora che il grafene sia un 'materiale meraviglioso' perché fa molte cose meravigliose”, ha affermato Jose Garrido, scienziato capo di InBrain. “Ha portato a un numero enorme di altre scoperte scientifiche, ma tradurle in applicazioni in competizione con tecnologie consolidate è estremamente dispendioso in termini di tempo e denaro”.
Per quanto riguarda le applicazioni mediche, “sfido chiunque a mostrarmi un nuovo materiale portato dalla scoperta alla clinica in meno di 20 anni”, ha aggiunto Kostarelos.
Ha espresso fiducia nel fatto che i vantaggi del grafene rispetto agli elettrodi metallici utilizzati in altre interfacce cervello-computer saranno dimostrati in clinica: “Nessun'altra tecnologia offre una tale combinazione di interfacce miniaturizzate ad alta risoluzione con tale selettività nella decodifica del segnale”.