Para peneliti telah mengembangkan metode inovatif yang menggunakan graphene untuk merangsang dan menumbuhkan organoid otak, membuka jalan baru untuk memahami kesadaran dan mengobati gangguan neurologis.
Teknik yang disebut GraMOS (Graphene-Mediated Optical Stimulation) ini memanfaatkan sifat optoelektronik unik dari graphene, lapisan tunggal atom karbon, untuk mengubah cahaya menjadi sinyal listrik ringan. Sinyal-sinyal ini kemudian merangsang organoid otak, mendorong interaksi dan komunikasi mereka. Perkembangan ini membangun pekerjaan sebelumnya, seperti persetujuan tahun 2024 untuk Inbrain Neuroelectronics di Barcelona untuk melakukan eksperimen pertama di dunia dengan neuroimplan graphene yang mampu secara bersamaan "membaca pikiran" dan mengobati penyakit Parkinson.
Namun, GraMOS membedakan dirinya dengan mengintegrasikan graphene secara langsung ke dalam organoid otak, mempercepat perkembangannya tanpa intervensi invasif. Pendekatan ini bertujuan untuk mendorong pertumbuhan saraf yang lebih cepat, yang sangat berharga untuk mempelajari penyakit yang terkait dengan penuaan di lingkungan laboratorium. Elena Molokanova, direktur jenderal dan penemu GraMOS di NeurANO Bioscience, menyatakan, "Berkat penerapan graphene dan cahaya, kami berhasil merangsang pembentukan koneksi antar neuron dan mempercepat perkembangannya tanpa menggunakan metode optogenetik standar. Kami telah menciptakan semacam interaksi lunak kami sendiri, mengarahkan neuron ke pertumbuhan yang lebih cepat, yang sangat berharga ketika mempelajari penyakit terkait usia di kondisi laboratorium."
Organoid otak yang terintegrasi dengan graphene menjadi peka terhadap kondisi eksternal dan dapat secara adaptif mengkonfigurasi ulang rantai jaringan saraf mereka di bawah stimulasi cahaya. Neuroplastisitas ini secara signifikan melampaui kemampuan microchip komputer klasik, membuka prospek untuk meningkatkan kecerdasan buatan dan memperluas kemampuannya untuk memecahkan tugas-tugas yang kompleks dan tidak standar. Dalam proyek eksperimental, para spesialis telah menghubungkan organoid otak dengan antarmuka graphene ke kompleks robotik yang dilengkapi dengan sensor. Saat bersentuhan dengan rintangan, robot mengirimkan sinyal, memulai stimulasi organoid. Organoid, pada gilirannya, menghasilkan respons saraf, yang menyebabkan perubahan arah gerakan robot. Seluruh siklus ini memakan waktu kurang dari 50 milidetik.
"Ini baru permulaan. Kombinasi keserbagunaan graphene dan biologi organoid otak dapat memikirkan kembali kemungkinan-kemungkinan ilmu saraf—mulai dari memahami fungsi otak hingga menciptakan paradigma teknologi yang sama sekali baru," para peneliti menyimpulkan. Penelitian yang diterbitkan dalam Nature Communications ini menunjukkan bahwa GraMOS mempercepat perkembangan organoid otak, memungkinkan pembentukan koneksi yang lebih kuat dan jaringan yang lebih terorganisir. Yang terpenting, metode ini terbukti aman dan biokompatibel, tidak membahayakan neuron atau struktur organoid bahkan dalam jangka waktu yang lama. Kemajuan ini sangat penting untuk pemodelan penyakit seperti Alzheimer, karena organoid tahap awal menunjukkan perbedaan fungsional dalam konektivitas dan eksitabilitas jaringan ketika distimulasi. Selain itu, integrasi robotik yang berhasil, di mana organoid yang distimulasi graphene mengontrol robot sederhana dalam lingkaran umpan balik tertutup, menyoroti potensi sistem neuro-biohibrida di masa depan.