مطالعات اخیر حاکی از آن است که گرافن ممکن است برای توسعه ایمپلنت‌های مغزی نسل بعدی حیاتی باشد. ایده ایمپلنت‌های گرافنی برای اختلالات مغزی در سال‌های اخیر به عنوان رویکردی برای بهبود فناوری ایمپلنت‌های رایج مورد بررسی قرار گرفته‌است.
در سال ۲۰۱۶، دانشمندان در دانشگاه تریسته ایتالیا در کنار دانشمندان مرکز گرافن کمبریج، نشان دادند که گرافن توانایی ایجاد ایمپلنت‌های مؤثر و انعطاف‌پذیر برای مغز را دارد. این ماده می‌تواند بر محدودیت‌های ایمپلنت‌های رایج که به دلیل وجود مشکلات از دست دادن سیگنال ناشی از بافت اسکار در اطراف مواد سفت و سخت سیلیکونی و تنگستنی که معمولاً در ایمپلنت‌ها استفاده می‌شوند و دارای نقص هستند، غلبه کند.
ایمپلنت‌های فعلی مغز محدودیت‌های بیشتری دارند؛ زیرا گران هستند و ریسک عدم پذیرش (rejection) آن‌ها زیاد است. مطالعه‌ای که توسط شورای مغز اروپا انجام شد نشان داد که اختلالات مغزی در اروپا از هر سه نفر تقریباً یک نفر را تحت تأثیر قرار می‌دهد و سالانه حدود 800 میلیارد یورو هزینه در بر دارد که نشان‌دهنده 35 درصد از کل بار بیماری اروپا است.
داده‌ها همچنین نشان می‌دهند که ایمپلنت‌های مبتنی بر پلاتین و ایریدیم که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند، نرخ عدم پذیرش 50 درصدی دارند. بنابراین، نیاز آشکاری برای تحقیق در زمینه توسعه درمان‌های موثرتر وجود دارد. مطالعات مربوط به ایمپلنت‌های مبتنی بر گرافن، ممکن است کلید ارائه گزینه‌های درمانی موثرتر و ارزان‌تر به افراد زیادی باشد که از اختلالات مغزی رنج می‌برند.
ایمپلنت‌های نوآورانه مبتنی بر گرافن برای اختلالات مغزی
برنامه پرچمدار گرافن (Graphene Flagship)، ابتکار تحقیقاتی مهم اروپا، با همکاری موسسه علوم نانو و فناوری نانو کاتالان (ICN2) و موسسه تحقیقات و مطالعات پیشرفته کاتالان (ICREA)، شرکت زایشی موسوم به اینبرین (INBRAIN) را تأسیس کرده‌است. این شرکت در سال ۲۰۱۹ آغاز به کار کرد و از فناوری پیشرفته‌ای که پیش از این توسط پرچمدار گرافن و شرکای آن بدست آمده بود، برای توسعه ایمپلنت‌های گرافنی برای اختلالات مغزی بهره برد. این تیم در حال حاضر بر روی دستگاه‌هایی با هدف درمان اختلالات عصبی مانند صرع و پارکینسون فعالیت می‌کند.
این فناوری سیگنال عصبی مغز را با دقت زیادی با استفاده از الکترودهای گرافن ترجمه می‌کند. سپس از این سیگنال‌ها برای تولید پاسخ‌های درمانی مناسب، که مختص وضعیت هر بیمار است استفاده می‌شود. این تیم برای ساخت این ایمپلنت‌های تحول‌آفرین مبتنی بر گرافن، از خواص منحصر به فرد گرافن استفاده کرد. این کار به آن‌ها اجازه داد تا ایمپلنت را با ظرفیت پشتیبانی از الکترودهای بیشتری در مقایسه با ایمپلنت‌های موجود، توسعه دهند. این امر، تیم را قادر ساخت ایمپلنت‌های گرافنی را با خاصیت تفکیک‌پذیری و تحریک افزایش‌یافته ایجاد نمایند.
ایمپلنت‌های جدید می‌توانند فعالیت‌های مغزی را با تفکیک‌پذیری فضایی و زمانی ترسیم کنند که این موارد با دستگاه‌های قبلی قابل‌دستیابی نیستند. علاوه بر آن، این ایمپلنت‌های گرافنی می‌توانند مغز را با صحت بی‌نظیری تحریک کنند.
کم‌تهاجم‌ترین ایمپلنت مغزی در بازار
دستگاه جدید اینبرین علاوه بر اینکه هوشمندترین رابط عصبی موجود در بازار است، با توجه به تفکیک‌پذیری فضایی و زمانی پیشرفته و صحت تحریک مغز، کم‌تهاجم‌ترین رابط عصبی در نظر گرفته می‌شود.
استفاده از گرافن به عنوان پایه برای این ایمپلنت‌ها منجر ایجاد دستگاهی بسیار انعطاف‌پذیر و باریک شده‌است که می‌تواند نواحی بزرگ قشر مغز را بدون ممانعت در عملکرد مغز پوشش دهد. این دستگاه همچنین می‌تواند از طریق پویشگرها (probes) به ساختارهای زیرقشری مغز برسد. با استفاده از کلان‌داده، ایمپلنت‌ها سیگنال‌های مغزی را می‌خوانند و تعدیل می‌کنند و می‌توانند پاسخ تطبیقی را از طریق ردیابی برای وجود نشانگرهای زیستی خاص تحریک کنند.
نقاط دو جهته در ایمپلنت‌های مبتنی بر گرافن ادغام شده و به دستگاه اجازه می‌دهد تا داده‌ها را بی‌درنگ و با تفکیک پذیری بالا جمع‌آوری کند. این داده‌ها برای تولید یک راه‌حل درمانی به کار برده می‌شود و به ایمپلنت‌ها امکان استفاده در طیف وسیعی از اختلالات مغزی را می‌دهد. نکته مهم این است که الگوریتم‌های یادگیری ماشین مورد استفاده در این دستگاه، به بیماران یک راه‌حل درمانی عاری از عوارض جانبی که در حال حاضر در روش‌های درمانی موجود است، ارائه می‌دهد.
مطالعات درون‌تنی و برون‌تنی، فناوری اینبرین را تأیید کرده‌اند. همچنین این فناوری که در مطالعات انجام‌شده بر روی حیوانات کوچک، ایمن و مؤثر ارزیابی شده‌است. برنامه‌هایی برای توسعه این مطالعات برای آزمایش ایمپلنت بر روی حیوانات بزرگ‌تر پیش از از آزمایش در انسان وجود دارد.
ایمپلنت‌های گرافنی نوآورانه اینبرین برای اختلالات مغزی، این امکان را دارند که چشم‌انداز درمانی را برای بیماران مبتلا به طیف وسیعی از بیماری به طور قابل‌توجهی تغییر دهند. با این حال، پیش از اینکه این ایمپلنت‌ها در انسان ایمن شناخته شوند، تحقیقات بیشتری لازم است، اگرچه مطالعات پیش‌بالینی تاکنون نتایج امیدوارکننده‌ای داشته است.