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El grafeno está incursionando en muchos sectores comerciales. A pesar de los mayores obstáculos normativos que se imponen en la industria médica, se están fabricando varios dispositivos médicos con grafeno para el público en general. En este artículo, analizamos cómo el grafeno ha innovado en dispositivos médicos de baja y alta tecnología, cómo el grafeno está abriendo nuevas aplicaciones para dispositivos médicos y cómo la comercialización de dispositivos médicos de grafeno ha progresado hasta el punto de que en 2022 veremos cada vez más dispositivos médicos ingresan a ensayos clínicos y se venden comercialmente.
Siempre una necesidad de dispositivos médicos de «tecnología más baja».
Si bien son las aplicaciones electrónicas de alta tecnología las que tienden a atraer gran parte de la publicidad, los dispositivos médicos fundamentales, de baja tecnología y centrados en materiales también juegan un papel importante. Esta clase de dispositivos médicos incluye implantes y prótesis, que son dispositivos médicos muy importantes desde una perspectiva clínica y afectan a muchas más personas que algunos de los dispositivos «más atractivos» que aparecen en aplicaciones de nicho.
Los implantes médicos, desde gargantas artificiales hasta stents y otros implantes quirúrgicos, ahora se están innovando con grafeno, y ya hay una serie de implantes que se están abriendo paso en ensayos clínicos. Es un área que llevará algún tiempo realizar a gran escala comercial/clínica debido a las barreras regulatorias asociadas con la colocación de implantes mejorados con grafeno en el cuerpo.
Si bien se considera un lado de baja tecnología, dado que la mayoría no son electrónicamente activos (aunque hay algunos implantes de vigilancia «más inteligentes» que surgen de la ciencia), estos dispositivos médicos tienen que soportar mucho desgaste biológico en sus cuerpos, por lo que tienen que ser mecánicamente impecables. Aquí es donde el grafeno ha innovado este tipo de dispositivo médico, ya que se ha integrado en una gama de materiales para formar nanocompuestos enriquecidos con grafeno que son más fuertes, más dúctiles y más resistentes a la erosión biológica que los tradicionales basados en metales y polímeros. implantes que se usan a menudo en el cuerpo, haciéndolos menos propensos a infecciones ya que se acumulan menos bacterias.
Entonces, el grafeno está ayudando a actualizar el lado de la baja tecnología y crear nuevos tipos de implantes que duran mucho más. Dado que el grafeno también tiene excelentes propiedades electrónicas, existe la oportunidad de desarrollar implantes eléctricos más inteligentes también dentro del cuerpo para diversas aplicaciones de vigilancia. Además de su uso como material estructural, el grafeno también se está explorando como un recubrimiento antibioincrustante y antibacteriano para implantes más convencionales para proteger contra la bioerosión y la acumulación de bacterias.
“El grafeno se puede usar para aplicaciones como el tratamiento dirigido contra el cáncer [and] recubrimientos antibacterianos y antifúngicos que reducen las infecciones asociadas con los implantes médicos», dijo Adrian Nixon, fundador y editor en jefe de Nixene Journal, una revista de negocios que proporciona una revisión independiente de los desarrollos académicos y comerciales en el mundo del grafeno y los materiales 2D. . “Sin embargo, comercializar estos desarrollos transformadores requerirá tiempo e inversión, ya que estos son mercados altamente regulados”.
La pandemia de Covid-19 y los requisitos de máscaras en muchos lugares del mundo también dieron como resultado que una variedad de máscaras faciales enriquecidas con grafeno ingresaran al mercado global de varias compañías, incluidas Haydale, Versarien, Directa Plus, Graphene-X y Shenzhen Elite Medical Technology Co. Ltd., pero este es un caso de uso que podría enfriarse cuando termine la pandemia, excepto posiblemente en los mercados asiáticos, donde las máscaras faciales se usan mucho más comúnmente para tratar los problemas de smog (y el uso general de máscaras es mayor).
«Las propiedades antibacterianas e hidrofóbicas del grafeno lo convierten en un material perfecto para aumentar el rendimiento de los EPP tradicionales», dijo. Jorge Barros, CEO de Graphene-X, sobre por qué eligieron el grafeno para sus mascarillas frente a otros materiales.
Interesantes aplicaciones tienen lugar en el campo de los dispositivos médicos de alta tecnología.
Si bien muchos pacientes requieren dispositivos médicos de asistencia, basados en implantes y de baja tecnología, algunos de los desarrollos más emocionantes e innovadores en dispositivos médicos de grafeno están ocurriendo en el espacio de alta tecnología. Las plataformas de diagnóstico basadas en grafeno y los biosensores para aplicaciones de monitoreo de la salud ciertamente pertenecen a esta categoría y tienen quizás una de las mayores cuotas de mercado de cualquier dispositivo médico de grafeno (si no todas las tecnologías de grafeno de alta gama). Sin embargo, esta área es muy extensa y ya se ha cubierto con más detalle en otro artículo, por lo que aquí no se cubre toda la gama de desarrollos.
Aunque las plataformas de diagnóstico tienen el mayor atractivo comercial, hay una serie de dispositivos médicos mejorados con grafeno de alta tecnología que están ampliando los límites de la innovación y atrayendo un interés significativo. Algunos de los siguientes desarrollos son biosensores, pero son un poco más interesantes ya que no se utilizan en las aplicaciones habituales como muchos de los otros biosensores de grafeno (por ejemplo, detección de cáncer y enfermedades o la detección de biomoléculas en la muestra de líquido de un paciente). . ).
Hablando con Nixon del Nixene Journal sobre algunas de las cosas interesantes queEn el campo de los dispositivos médicos, se refirió a Sensfit Technologies: “En Australia, Sensfit Technologies ha desarrollado un dispositivo mejorado con grafeno que puede monitorear las úlceras diabéticas y brindar información para intervenciones médicas”.
Lo interesante de esto Sensfit son las aplicaciones en las que ya se utilizan los sensores. Si bien muchas plataformas de sensores buscan enfermedades, estas plataformas de sensores gráficos se han utilizado en muchos dispositivos portátiles deportivos y aplicaciones de monitoreo de actividad para proporcionar análisis de datos en tiempo real sobre el movimiento físico, la actividad, el equilibrio y la forma de andar de un atleta. Incluso en aplicaciones más orientadas a la medicina, la detección de úlceras diabéticas mencionada anteriormente es bastante única y se realiza midiendo los puntos de presión en los pies de una persona mientras camina. Este año se anunció que estaban colaborando con Footwork para llevar al mercado las primeras ortesis inteligentes del mundo (para monitorear las úlceras del pie diabético en tiempo real).
También es interesante que los dispositivos utilizados para medir la forma de caminar de una persona también se están ajustando mediante algoritmos de inteligencia artificial para detectar si alguien tiene demencia desde el principio. Aunque hasta el momento se han desarrollado muchas plataformas de diagnóstico de grafeno, las aplicaciones de Sensfit este año se encuentran entre las más exclusivas e innovadoras en diagnóstico hasta el momento.
Otra empresa que ha realizado algunos desarrollos interesantes y sigue innovando es Grapheal. Algunos de sus trabajos más recientes se han centrado en los biosensores Covid, pero el producto más interesante e innovador de Grapheal, que seguirá siendo popular en 2022, es WoundLAB. WoundLAB es un parche médico inteligente que utiliza grafeno como superficie sensora para medir los biomarcadores de curación de heridas y transmitir los datos sobre qué tan bien se está curando una herida a una aplicación de teléfono inteligente.
«El grafeno es el material ideal para acoplar la electrónica al tejido vivo, lo que permite la adquisición espontánea de datos biológicos, desde signos vitales hasta señales más complejas, como cambios en la concentración de biomarcadores», dijo Vincent Bouchiat, director ejecutivo de Grapheal. «La biocompatibilidad y la flexibilidad mecánica del grafeno, así como su conductividad y movilidad de electrones, lo convierten en un material ideal para implementar sensores integrados e implantables en entornos complejos y difíciles, como quemaduras o heridas infectadas». Producto WoundLAB, una plataforma de gestión conectada al cuidado de heridas. , tomando estas propiedades combinadas y conectándolas con RFID de última generación”.
Si bien las áreas anteriores son extensiones interesantes de las plataformas de diagnóstico/biodetección, uno de los productos más innovadores en el espacio comercial proviene de INBRAIN Neuroelectronics y realmente traspasa los límites de lo que es posible con el grafeno. INBRAIN construye interfaces neuronales, conocidas como ignitas, que se utilizan para tratar una variedad de enfermedades cerebrales como el Parkinson y la epilepsia con terapias neuroelectrónicas, y sin duda es un buen ejemplo de lo que puede suceder cuando las tecnologías de implantes se vuelven de alta tecnología.
La tecnología es relativamente nueva, pero ya ha atraído más de 14 millones de euros en fondos para ensayos en humanos de estas terapias (tras el éxito en estudios con animales), es uno de los sistemas de grafeno más exclusivos de la industria (no solo dispositivos médicos). y muestra lo versátiles que pueden ser las tecnologías gráficas. Los implantes de grafeno interpretan las señales cerebrales para proporcionar una respuesta terapéutica, mediante pequeños pulsos eléctricos, adaptada a las necesidades del paciente.
INBRAIN utiliza grafeno en lugar de electrodos metálicos porque sus propiedades electrónicas permiten una estimulación eficaz del sistema nervioso con alta resolución espacial, lo que reduce la cantidad de efectos secundarios de la terapia. Los implantes también pueden registrar con precisión las señales cerebrales, lo que permite una terapia neuroelectrónica personalizada. El cerebro de la terapia de implantes también funciona con IA, ya que los comportamientos aprendidos sobre lo que el paciente necesita facilitan la personalización de la terapia.
vista general
El grafeno es la innovación de muchos dispositivos médicos, ya sean implantes más orientados a materiales, máscaras médicas o electrónica de alta tecnología. Las plataformas de diagnóstico son el tipo de dispositivo médico más importante que se comercializa debido a las capacidades de detección del grafeno, pero están surgiendo algunas aplicaciones muy interesantes que se desvían de las plataformas habituales de diagnóstico de enfermedades.
«Los productos en el mercado muestran que los dispositivos médicos fabricados con grafeno son más prometedores porque los dispositivos externos están sujetos a menos aprobación regulatoria», dijo Nixon.
Por otro lado, también se están creando sistemas muy innovadores y muchos más están esperando en las alas de la investigación académica donde la creatividad no está dictada por la demanda del mercado. Es posible que veamos aplicaciones aún más innovadoras y dispositivos médicos con grafeno en un futuro cercano, pero debido a los obstáculos regulatorios que deben cumplir los dispositivos médicos, la batalla en este espacio es ciertamente más difícil en comparación con otros sectores del mercado.
Aún así, muchas tecnologías diferentes están comenzando a progresar a través de ensayos clínicos, y a medida que más tecnologías de grafeno comiencen a superar estos obstáculos regulatorios, es más probable que veamos una ola de nuevos dispositivos médicos basados en grafeno (y sus derivados) en entornos clínicos y de vigilancia.
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