Paindlik implantaat näitab potentsiaali taastada nägemist pärast võrkkesta degeneratsiooni – Physics World

<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="Pehme kunstlik võrkkest Skeem, mis näitab 3D vedelmetalli mikroelektroodidega integreeritud kunstlikku võrkkesta ebakorrapärase võrkkesta pinna lähedal. Sambataolised elektroodid stimuleerivad otseselt võrkkesta ganglionrakke (lilla). (Viisakalt: CC BY 4.0/Nat. Nanotehnoloogia. 10.1038/s41565-023-01587-w)”>

Võrkkesta degeneratiivsed haigused võivad kahjustada või hävitada fotoretseptori rakke, mille tulemuseks on tõsine nägemiskahjustus. Üks paljutõotav viis kaotatud nägemise taastamiseks on elektroonse võrkkesta proteesi implanteerimine, mis tuvastab välise valguse ja stimuleerib vastuseks võrkkesta sisemisi neuroneid, nagu ganglion ja bipolaarsed rakud.

Olemasolevad võrkkesta implantaadid sisaldavad aga jäikaid stimulatsioonielektroode, mis võivad kahjustada võrkkesta pehmet kude. Samuti kannatavad nad jäikade elektroodide ja kõvera võrkkesta pinna vahelise mittevastavuse tõttu, mis võib olla eriti ebaregulaarne raske võrkkesta degeneratiivse haigusega patsientidel.

Nende piirangute lahendamiseks suundus uurimisrühm aadressile Yonsei ülikool Koreas on välja töötatud pehme võrkkesta protees, mis ühendab paindlikud üliõhukesed fototransistoride massiivid stimulatsioonielektroodidega, mis on valmistatud eutektilisest galliumi-indium sulamist, mis on olemuselt pehme ja madala toksilisusega vedel metall.

Selle "kunstliku võrkkesta" loomiseks esimene autor Võitis Gi Chungi ja kolleegid alustasid kõrge eraldusvõimega fototransistoride massiiviga (50 × 50 pikslit 100 µm sammuga) ja peal 3D-prinditud vedelmetallist elektroodidega. Elektroodid moodustavad sambataoliste sondide massiivi (20 µm läbimõõduga ja 60 µm kõrgusega), mis võrkkesta pinnale asetatuna stimuleerivad otseselt võrkkesta ganglionrakke (RGC).

Iga elektroodi ots on kaetud plaatina nanoklastritega, mis lisavad nanomeetri skaala karedust ja parandavad laengu süstimist võrkkesta neuronitesse. Fototransistoride valgustamine tekitab fotovoolu, mis süstib elektroodide kaudu laengu RGC-desse. RGC-des esile kutsutud aktsioonipotentsiaalid liiguvad seejärel visuaalse teabe loomiseks nägemisnärvi.

<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="Kõrge eraldusvõimega massiiv Vasakul: 3D vedelmetalli mikroelektroodidega integreeritud transistori massiiv (skaala riba, 1 mm). Paremal: 50 × 50 pikslise massiivi skaneeriva elektronmikroskoopia kujutis, mis näitab 60 µm kõrguseid mikroelektroode (skaala riba, 100 µm). (Viisakalt: CC BY 4.0/Nat. Nanotehnoloogia. 10.1038/s41565-023-01587-w)” title=”Pildi avamiseks hüpikaknas klõpsake” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/flexible-implant-shows-potential- to-restore-vision-after-retinal-degeneration-physics-world-1.jpg”>

Teadlased tegid erinevaid in vivo testid seadme biosobivuse hindamiseks. Viis nädalat pärast siirdamist elusatele võrkkesta degeneratiivsetele (rd1) hiirtele ei leidnud nad verejooksu, põletiku ega katarakti märke ega olulist mõju võrkkesta paksusele. Nad märgivad, et seadme epiretinaalne paigutus – klaaskeha sees, mille elektroodiotsad on paigutatud RGC-kihile – on turvalisem ja vähem invasiivne kui varasemate implantaatide jaoks vajalik subretinaalne implantatsioon.

Nende kunstliku võrkkesta edasiseks hindamiseks esines meeskond ex vivo katsed, asetades seadme nii metsikut tüüpi kui ka rd1 hiirte isoleeritud võrkkestale. Visuaalne stimulatsioon sinise valgusega (mis teostati ilma seadme kasutamiseta) kutsus esile vastuse metsiktüüpi võrkkestas, kuid mitte rd1 võrkkestas. Elektriline stimulatsioon seadme töötamise ajal põhjustas RGC naelu mõlemas võrkkestas, sarnase suurusega elektriliselt esile kutsutud potentsiaaliga metsiktüüpi ja rd1 võrkkestas.

In vivo nägemise taastamine

Järgmisena uuris meeskond, kas seade suudab taastada täielikult degenereerunud fotoretseptori kihiga rd1 hiirte nägemise. Seadme kinnitamine looma võrkkesta pinnale ei põhjustanud märkimisväärseid kahjustusi ega verejooksu ning elektroodid jäid võrkkesta pinnale implanteerimisel puutumata.

Seejärel projitseerisid teadlased nähtava valguse looma silma ja registreerisid võrkkesta reaalajas närvireaktsioonid. Võrkkesta aktiivsuse keerukuse tõttu kasutasid nad signaali töötlemiseks järelevalveta masinõpet. Nad leidsid, et valgustus indutseeris looma võrkkesta RGC-des järsu aktiivsuse, luues RGC naelu, millel on ühtlane potentsiaalne suurus ja tulistamiskiirus.

Uurimaks, kas implantaati saab kasutada objektide tuvastamiseks, paljastasid teadlased ka silma laservalgusega läbi mustrilise maski, jälgides, et valgustatud aladel oli võrkkesta reaktsioon suurem kui pimedaks jäänud aladel. Täielikult valgustatud elektroodidelt ja pimedas olekus elektroodidelt registreeritud maksimaalsete tulistamiskiiruste võrdlemine näitas, et RGC aktiivsus valgustatud aladel oli umbes neli korda suurem kui tausta RGC aktiivsus.

Ultrahelikiired aktiveerivad silma neuroneid, et aidata nägemist taastada

" in vivo katsed kinnitasid, et nähtava valguse valgustusest tulenev signaali võimendus kutsub esile reaalajas reageeringud kohaliku piirkonna RGC-des, kus valgus langeb elavatele rd1 hiirtele, kellel on tohutu fotoretseptori degeneratsioon, mis viitab nende nägemise taastamisele, ”kirjutavad teadlased. Nad juhivad tähelepanu sellele, et neid leide saab kasutada isikupärastatud kunstliku võrkkesta väljatöötamiseks ebaühtlase võrkkesta degeneratsiooniga patsientidele.

Järgmisena kavatseb meeskond viia läbi tehisvõrkkesta uuringud suurematel loomadel. "Pärast meie seadme põhjalikku valideerimist suurematel loomadel on meie lõppeesmärk viia läbi kliinilised katsed," räägib Chung. Füüsika maailm.

Teadlased teatavad oma avastustest aastal Loodus Nanotehnoloogia.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/flexible-implant-shows-potential-to-restore-vision-after-retinal-degeneration/