Sebuah perangkat revolusioner yang dirancang untuk mengubah pengobatan bedah tumor otak telah menjalani uji klinis pertama, yang menurut para ilmuwan merupakan terobosan medis yang besar.
Sebuah chip otak dapat mendeteksi sel-sel kanker melalui perbedaan emisi listriknya dibandingkan dengan jaringan saraf yang sehat.
Seukuran prangko, perangkat ini terbuat dari graphene, bahan yang 200 kali lebih kuat dari baja dan tebalnya hanya satu atom. Graphene ditemukan 20 tahun lalu oleh ilmuwan Universitas Manchester Andre Geim dan Konstantin Novoselov, yang memenangkan Hadiah Nobel Fisika 2010 atas penelitian mereka.
Para ilmuwan berupaya memanfaatkan sifat konduktif graphene yang luar biasa untuk mengembangkan sensor listrik dan magnetik baru serta perangkat lainnya. Namun, chip otak fleksibel – yang sekarang sedang diuji coba di Rumah Sakit Salford Royal – dipuji sebagai yang pertama dalam bidang medis. “Ini adalah uji klinis pertama yang dilakukan di mana pun di dunia dengan perangkat medis berbasis graphene,” kata salah satu pemimpin tim, Costas Costarelos, Profesor Nanomedicine di Manchester.
Perangkat antarmuka otak-komputer (BCI) dirancang dan dibangun oleh tim ilmuwan internasional untuk memanipulasi pemantauan impuls listrik sel di otak menggunakan frekuensi yang sebelumnya tidak terdeteksi. “Kegunaan pertamanya adalah untuk membedakan sel kanker dari sel sehat untuk memastikan bahwa pembedahan pada tumor otak diarahkan dengan cara yang paling tepat,” kata Costarelos.
Tujuan seperti itu sangat penting, kata para dokter. Lebih dari 12.700 orang didiagnosis menderita tumor otak di Inggris setiap tahunnya dan lebih dari 5.000 kematian setiap tahunnya disebabkan oleh kondisi tersebut. “Apa pun yang bisa kita lakukan untuk meningkatkan angka ini akan menjadi kemenangan besar,” tambahnya.
Namun, tim di belakang perangkat BCI percaya bahwa perangkat ini dapat membantu para ilmuwan mempelajari banyak kondisi lain – termasuk stroke dan epilepsi – dengan memberi mereka pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana sinyal listrik ditransmisikan oleh sel-sel sehat, dibandingkan dengan sel-sel yang terkena kondisi patologis.
“Ini adalah tonggak klinis yang membuka jalan bagi kemajuan dalam decoding saraf dan penerapannya sebagai intervensi terapeutik,” kata Carolina Aguilar, salah satu pendiri perusahaan spin-off global InBrain Neuroelectronics. Penggunaan graphene dalam penelitian dan terapi otak.
Sel-sel di otak berinteraksi dengan bertukar impuls listrik, sebuah proses yang mencakup pikiran, perilaku, dan persepsi kita terhadap dunia. Namun memantau secara tepat bagaimana sel-sel ini berkomunikasi dengan cara ini telah menjadi tantangan besar bagi para ilmuwan. “Kita dapat mempelajari beberapa sinyal listrik yang dipancarkan sel-sel otak. Namun, frekuensi yang sangat rendah dan sangat tinggi sulit dideteksi di otak yang hidup,” kata Costarelos.
“Hanya frekuensi rentang menengah yang dipantau saat ini. Intinya, chip BCI dapat mendeteksi sejumlah besar sinyal listrik di otak, termasuk frekuensi sangat tinggi dan sangat rendah.
Untuk menggunakan alat tersebut, sebagian tengkorak pasien diangkat dan sebuah chip kecil setipis wafer yang berisi ribuan kontak listrik ditempatkan di atas otak mereka. Pemancar mengirimkan sinyal listrik untuk merangsang sel-sel otak, dan penerima kecil menerima tanggapannya.
Setelah promosi buletin
“Sel kanker tidak merespons rangsangan listrik yang diatur oleh chip, tidak seperti sel saraf inang,” kata Costarelos.
“Hal ini memungkinkan tim bedah untuk mengidentifikasi neuron yang sangat dekat dengan tumor, dan ini sangat penting. Jika tumor berada di bagian otak yang terlibat dalam pembicaraan, tim harus sangat berhati-hati. Dipandu oleh sinyal dari chip graphene, mereka dapat menghilangkan sel-sel yang sakit dengan lebih presisi dan percaya diri.
Kemampuan chip BCI untuk mendeteksi sinyal frekuensi sangat tinggi dan sangat rendah dari sel otak juga penting karena alasan lain. Pada stroke dan serangan epilepsi, sinyal frekuensi sangat rendah dikirim oleh sel-sel di bagian otak yang terkena, dan teknik ini membuka cara baru untuk mengeksplorasi apa yang terjadi segera setelah seseorang mengalami salah satu peristiwa tersebut.
“Teknologi ini – yang mengandalkan sifat luar biasa dari graphene – membantu melakukan intervensi bedah langsung di otak dan juga memungkinkan pemahaman baru yang mendasar tentang bagaimana sel-sel di otak kita bekerja dan berinteraksi dalam kondisi sakit,” kata Costarelos.
