用于脑机接口的工程石墨烯界面有望改变神经科学

ICN2 与合作者开发的突破性石墨烯神经技术有望在神经科学和医疗应用领域取得变革性进展，展示高精度神经接口和靶向神经调控。发表在《自然-纳米技术》（Nature Nanotechnology）上的一项研究介绍了一种基于石墨烯的创新神经技术，该技术有可能对神经科学和医疗应用产生变革性影响。

这项研究由加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所（ICN2）与巴塞罗那自治大学（UAB）及其他国内外合作伙伴共同发起，目前正通过衍生公司 INBRAIN Neuroelectronics 开发治疗应用。

石墨烯技术的主要特点

在欧洲石墨烯旗舰项目（European Graphene Flagship project）的多年研究之后，ICN2 与曼彻斯特大学（University of Manchester）合作，率先开发出 EGNITE（Engineered Graphene for Neural Interfaces，用于神经接口的工程石墨烯），这是一类新型的基于石墨烯的灵活、高分辨率、高精度植入式神经技术。该成果最近发表在《自然-神经技术》（Nature Neurotechnology）杂志上，旨在通过创新技术为神经电子学和脑机接口的蓬勃发展做出贡献。

EGNITE 以其发明者在碳纳米材料制造和医学转化方面的丰富经验为基础。这项基于纳米多孔石墨烯的创新技术集成了半导体行业的标准制造工艺，可组装直径仅为 25 微米的石墨烯微电极。这种石墨烯微电极具有低阻抗和高电荷注入的特性，是灵活高效的神经接口的基本属性。

临床前功能验证

与 ICN2 合作的多位神经科学和生物医学专家利用中枢神经系统和周围神经系统的不同模型进行了临床前研究，结果表明 EGNITE 能够异常清晰和精确地记录高保真神经信号，更重要的是，它还能提供高度针对性的神经调节。EGNITE 技术将高保真信号记录和精确神经刺激独特地结合在一起，可能是神经电子疗法的一个重要进步。

这一创新方法填补了神经技术领域的一个重要空白，而在过去二十年中，神经技术领域的材料几乎没有取得任何进展。EGNITE 电极的开发有能力将石墨烯置于神经技术材料的最前沿。

国际合作与科学领导力

石墨烯旗舰项目是欧洲在过去十年间提出的一项倡议，旨在推动欧洲在依靠石墨烯和其他二维材料的技术领域取得战略领先地位。这一科学突破的背后是 ICN2 研究人员 Damià Viana（现就职于 INBRAIN Neuroelectronics）、Steven T. Walston（现就职于南加州大学）和 Eduard Masvidal-Codina 在 ICREA 领导人 Jose A. Garrido 的指导下共同努力的结果。Garrido 和 ICREA Kostas Kostarelos（ICN2纳米医学实验室和英国曼彻斯特大学生物、医学与健康学院的负责人）的指导下进行。巴塞罗那自治大学（UAB）神经科学研究所和细胞生物学、生理学与免疫学系的泽维尔-纳瓦罗（Xavier Navarro）、娜塔莉亚-德拉-奥利瓦（Natàlia de la Oliva）、布鲁诺-罗德里格斯-梅阿纳（Bruno Rodríguez-Meana）和豪梅-德尔-瓦莱（Jaume del Valle）也参与了这项研究。

这项合作得到了巴塞罗那微电子研究所（IMB-CNM）、英国曼彻斯特国家石墨烯研究所、法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学格勒诺布尔神经科学研究所和巴塞罗那大学等国内外知名机构的大力支持。在 CIBER 研究员 Xavi Illa 博士的指导下，在 IMB-CNM（CSIC）的微米和纳米加工洁净室进行了与标准半导体制造工艺的技术整合。

临床转化：下一步行动

文章中描述的 EGNITE 技术已获得专利，并授权给 INBRAIN Neuroelectronics 公司使用，该公司是 ICN2 和 ICREA 在中船重工集团 IMB-CNM 支持下在巴塞罗那分拆出来的公司。该公司也是石墨烯旗舰项目的合作伙伴，目前正在牵头将这项技术转化为临床应用和产品。在首席执行官卡罗琳娜-阿吉拉尔（Carolina Aguilar）的领导下，INBRAIN Neuroelectronics 公司正在为这项创新石墨烯技术的首次人体临床试验做准备。

加泰罗尼亚在半导体工程方面的产业和创新前景广阔，其雄心勃勃的国家战略计划建设最先进的设施，以生产基于新兴材料的半导体技术，这为加快将今天介绍的这些成果转化为临床应用提供了前所未有的机会。

《自然-纳米技术》这篇文章介绍了一种基于石墨烯的创新神经技术，该技术可利用现有的半导体制造工艺进行升级，具有产生变革性影响的潜力。ICN2 及其合作伙伴将继续推进和成熟所述技术，以期将其转化为真正有效和创新的神经治疗技术。

编译自:ScitechDaily