Uma equipa de investigadores desenvolveu uma técnica inovadora, denominada GraMOS, que emprega as propriedades únicas do grafeno para estimular e acelerar o crescimento de organoides neurais. Esta abordagem promissora oferece novas perspetivas para a compreensão da consciência e o tratamento de distúrbios neurológicos, ao mesmo tempo que impulsiona o desenvolvimento de sistemas de inteligência artificial (IA) mais sofisticados.
O método GraMOS aproveita as características optoeletrónicas do grafeno, um material composto por uma única camada de átomos de carbono, para converter luz em sinais elétricos subtis. Estes sinais estimulam os organoides neurais, promovendo a sua interação e comunicação. Esta inovação baseia-se em trabalhos anteriores, como a aprovação em 2024 para a Inbrain Neuroelectronics, em Barcelona, realizar as primeiras experiências mundiais com neuroimplantes de grafeno, capazes de "ler pensamentos" e tratar a doença de Parkinson simultaneamente. Contudo, o GraMOS distingue-se pela integração direta do grafeno nos organoides neurais, acelerando o seu desenvolvimento sem intervenções invasivas.
Elena Molokanova, diretora-geral e inventora do GraMOS na NeurANO Bioscience, explicou que "graças à aplicação de grafeno e luz, conseguimos estimular a formação de conexões entre neurónios e acelerar o seu desenvolvimento sem recorrer a métodos optogenéticos padrão. Criámos a nossa própria forma de interação suave, direcionando os neurónios para um crescimento mais rápido, o que é especialmente valioso ao estudar doenças relacionadas com a idade em laboratório". Esta técnica acelera a maturação dos organoides neurais, um avanço crucial para o estudo de doenças como o Alzheimer, permitindo aos cientistas observar as progressões mais cedo e em ambientes mais relevantes fisiologicamente.
A pesquisa, publicada na Nature Communications, destaca que o uso regular do GraMOS facilitou a formação de conexões robustas, redes mais organizadas e comunicação neuronal avançada, mesmo em organoides derivados de pacientes com Alzheimer. Os organoides neurais integrados com grafeno ganham sensibilidade às condições externas e podem reconfigurar adaptativamente as suas redes neurais sob estimulação luminosa. Esta neuroplasticidade supera significativamente as capacidades dos microchips clássicos, abrindo perspetivas para a melhoria da inteligência artificial e a expansão da sua capacidade de resolver tarefas complexas e não padronizadas.
Em projetos experimentais, os especialistas conectaram organoides cerebrais com uma interface de grafeno a um complexo robótico equipado com sensores. Ao contactar com um obstáculo, o robô transmitia um sinal, iniciando a estimulação do organoide. O organoide, por sua vez, gerava uma resposta neural, levando a uma mudança na direção do movimento do robô, num ciclo que dura menos de 50 milissegundos. Esta integração sugere o potencial para futuros sistemas neuro-bio-híbridos, onde tecido neural vivo e robôs colaboram para próteses melhoradas, interfaces adaptativas ou métodos computacionais inovadores.
Os investigadores concluíram que "isto é apenas o começo. A combinação da versatilidade do grafeno e da biologia dos organoides cerebrais pode repensar as possibilidades da neurociência – desde a compreensão da função cerebral à criação de paradigmas tecnológicos inteiramente novos". A segurança e biocompatibilidade do grafeno foram também confirmadas, sem efeitos prejudiciais nos neurónios ou na estrutura do organoide, mesmo em exposições prolongadas. Este avanço representa um passo significativo na exploração das capacidades do grafeno na neurociência, nanotecnologia e neuroengenharia, prometendo transformar a investigação de doenças neurodegenerativas e o desenvolvimento de novas interfaces cérebro-máquina.