Implante flexible muestra potencial para restaurar la visión después de la degeneración de la retina – Physics World

Implante flexible muestra potencial para restaurar la visión después de la degeneración de la retina – Physics World

Marca de tiempo: 1 de febrero de 2024 4:00 AM

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/flexible-implant-shows-potential-to-restore-vision-after-retinal-degeneration-physics-world-3.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/flexible-implant-shows-potential-to-restore-vision-after-retinal-degeneration-physics-world-3.jpg" data-caption="Retina artificial blanda Esquema que muestra la retina artificial integrada con microelectrodos de metal líquido 3D cerca de la superficie irregular de la retina. Los electrodos en forma de pilares estimulan directamente las células ganglionares de la retina (púrpura). (Cortesía: CC BY 4.0/Nat. Nanotecnol 10.1038/s41565-023-01587-w)”> Esquema de retina artificial
Retina artificial blanda Esquema que muestra la retina artificial integrada con microelectrodos de metal líquido 3D cerca de la superficie irregular de la retina. Los electrodos en forma de pilares estimulan directamente las células ganglionares de la retina (púrpura). (Cortesía: CC BY 4.0/Nat. Nanotecnol 10.1038 / s41565-023-01587-w)

Las enfermedades degenerativas de la retina pueden dañar o destruir las células fotorreceptoras, lo que provoca una discapacidad visual grave. Una forma prometedora de restaurar la visión perdida es implantar una prótesis de retina electrónica, que funciona detectando la luz externa y estimulando las neuronas internas de la retina, como las células ganglionares y bipolares, en respuesta.

Sin embargo, los implantes de retina existentes contienen electrodos de estimulación rígidos que podrían dañar el tejido blando de la retina. También sufren de una falta de coincidencia entre los electrodos rígidos y la superficie curva de la retina, que puede ser particularmente irregular en pacientes con enfermedad degenerativa retiniana grave.

Para abordar estas limitaciones, un equipo de investigación dirigido en Universidad de Yonsei en Corea ha desarrollado una prótesis de retina blanda que combina conjuntos de fototransistores ultrafinos flexibles con electrodos de estimulación hechos de una aleación eutéctica de galio-indio, un metal líquido intrínsecamente blando con baja toxicidad.

Para crear esta “retina artificial”, primer autor Won Gi Chung y sus colegas comenzaron con una matriz de fototransistores de alta resolución (50 × 50 píxeles con un paso de 100 µm) y electrodos de metal líquido impresos en 3D en la parte superior. Los electrodos forman una serie de sondas en forma de pilares (20 µm de diámetro y 60 µm de altura) que, cuando se colocan en la superficie de la retina, estimulan directamente las células ganglionares de la retina (CGR).

La punta de cada electrodo está recubierta con nanoclusters de platino, que añaden rugosidad a escala nanométrica y mejoran la inyección de carga en las neuronas de la retina. La iluminación de los fototransistores genera una fotocorriente que inyecta carga en los RGC a través de los electrodos. Los potenciales de acción evocados dentro de las CGR viajan luego al nervio óptico para crear la información visual.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/flexible-implant-shows-potential-to-restore-vision-after-retinal-degeneration-physics-world-1.jpg" data-caption="Matriz de alta resolución Izquierda: una matriz de transistores integrada con microelectrodos de metal líquido 3D (barra de escala, 1 mm). Derecha: imagen de microscopía electrónica de barrido de la matriz de 50 × 50 píxeles que muestra los microelectrodos de 60 µm de altura (barra de escala, 100 µm). (Cortesía: CC BY 4.0/Nat. Nanotecnol 10.1038/s41565-023-01587-w)” title=”Haga clic para abrir la imagen en la ventana emergente” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/flexible-implant-shows-potential- para-restaurar-la-visión-después-de-la-degeneración-de-la-retina-física-mundo-1.jpg”>Matriz de transistores integrada con microelectrodos de metal líquido
Matriz de alta resolución Izquierda: conjunto de transistores integrado con microelectrodos de metal líquido 3D (barra de escala, 1 mm). Derecha: imagen de microscopía electrónica de barrido que muestra los microelectrodos de 60 µm de alto (barra de escala, 100 µm). (Cortesía: CC BY 4.0/Nat. Nanotecnol 10.1038 / s41565-023-01587-w)

Los investigadores realizaron varios in vivo pruebas para evaluar la biocompatibilidad del dispositivo. Cinco semanas después de la implantación en ratones vivos con degeneración de la retina (rd1), no encontraron signos de sangrado, inflamación o cataratas ni ningún impacto significativo en el grosor de la retina. Señalan que la colocación epirretiniana del dispositivo (dentro del vítreo con las puntas de los electrodos colocadas en la capa RGC) es más segura y menos invasiva que la implantación subretiniana requerida por implantes anteriores.

Para evaluar más a fondo su retina artificial, el equipo realizó ex vivo experimentos colocando el dispositivo en retinas aisladas de ratones tanto de tipo salvaje como rd1. La estimulación visual con luz azul (realizada sin la operación del dispositivo) indujo una respuesta en la retina de tipo salvaje pero no en la retina rd1. La estimulación eléctrica durante el funcionamiento del dispositivo provocó picos de CGR en ambas retinas, con una magnitud similar de potencial evocado eléctricamente en las retinas de tipo salvaje y rd1.

In vivo restauración de la visión

A continuación, el equipo examinó si el dispositivo podría restaurar la visión en ratones rd1 con una capa de fotorreceptores completamente degenerada. La fijación del dispositivo a la superficie de la retina del animal no causó daños ni sangrado notables, y los electrodos permanecieron intactos cuando se implantaron en la superficie de la retina.

Luego, los investigadores proyectaron luz visible en el ojo del animal y registraron las respuestas neuronales en tiempo real en la retina. Debido a la complejidad de la actividad de la retina, utilizaron aprendizaje automático no supervisado para el procesamiento de señales. Descubrieron que la iluminación inducía una actividad de picos en las RGC de la retina del animal, creando picos de RGC con una magnitud potencial y tasas de disparo consistentes.

Para investigar si el implante puede usarse para el reconocimiento de objetos, los investigadores también expusieron el ojo a luz láser a través de una máscara estampada, observando que las áreas iluminadas exhibían respuestas retinales mayores que las áreas que permanecían en la oscuridad. La comparación de las velocidades máximas de disparo registradas con electrodos completamente iluminados y electrodos en estado oscuro mostró que la actividad de RGC en las áreas iluminadas era aproximadamente cuatro veces mayor que la actividad de fondo de RGC.

"El in vivo Los experimentos confirmaron que la amplificación de la señal debido a la iluminación de luz visible induce respuestas en tiempo real en los CGR del área local donde incide la luz en ratones rd1 vivos con degeneración masiva de fotorreceptores, lo que sugiere la restauración de su visión”, escriben los investigadores. Señalan que estos hallazgos podrían utilizarse para ayudar a desarrollar retinas artificiales personalizadas para pacientes con degeneración retiniana desigual.

A continuación, el equipo planea realizar exámenes de la retina artificial en animales más grandes. "Después de validar minuciosamente nuestro dispositivo en animales más grandes, nuestro objetivo final es realizar ensayos clínicos", dice Chung. Mundo de la física.

Los investigadores informan sus hallazgos en Naturaleza Nanotecnología.

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