Implan fleksibel menunjukkan potensi untuk memulihkan penglihatan setelah degenerasi retina – Dunia Fisika

Implan fleksibel menunjukkan potensi untuk memulihkan penglihatan setelah degenerasi retina – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 1 Februari 2024 4:00

<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 buatan yang lembut Skema menunjukkan retina buatan yang terintegrasi dengan mikroelektroda logam cair 3D di dekat permukaan retina yang tidak beraturan. Elektroda seperti pilar secara langsung merangsang sel ganglion retina (ungu). (Sumber: CC BY 4.0/Nat. Nanoteknol. 10.1038/s41565-023-01587-w)”> Skema retina buatan
Retina buatan yang lembut Skema menunjukkan retina buatan yang terintegrasi dengan mikroelektroda logam cair 3D di dekat permukaan retina yang tidak beraturan. Elektroda seperti pilar secara langsung merangsang sel ganglion retina (ungu). (Sumber: CC BY 4.0/Nat. Nanoteknol. 10.1038/s41565-023-01587-w)

Penyakit degeneratif pada retina dapat merusak atau menghancurkan sel fotoreseptor sehingga mengakibatkan gangguan penglihatan yang parah. Salah satu cara yang menjanjikan untuk memulihkan penglihatan yang hilang adalah dengan menanamkan prostesis retina elektronik, yang bekerja dengan mendeteksi cahaya eksternal dan menstimulasi neuron retina bagian dalam seperti sel ganglion dan bipolar sebagai respons.

Namun, implan retina yang ada mengandung elektroda stimulasi kaku yang dapat merusak jaringan lunak retina. Mereka juga mengalami ketidakcocokan antara elektroda kaku dan permukaan retina yang melengkung, yang dapat menjadi tidak teratur terutama pada pasien dengan penyakit degeneratif retina yang parah.

Untuk mengatasi keterbatasan ini, tim peneliti berangkat ke Universitas Yonsei di Korea telah mengembangkan prostesis retina lunak yang menggabungkan susunan fototransistor ultra tipis yang fleksibel dengan elektroda stimulasi yang terbuat dari paduan eutektik galium-indium, logam cair yang secara intrinsik lunak dengan toksisitas rendah.

Untuk membuat “retina buatan” ini, penulis pertama Won Gi Chung dan rekannya memulai dengan susunan fototransistor resolusi tinggi (50 × 50 piksel dengan pitch 100 µm) dan elektroda logam cair cetak 3D di atasnya. Elektroda membentuk serangkaian probe seperti pilar (diameter 20 µm dan tinggi 60 µm) yang, ketika ditempatkan pada permukaan retina, secara langsung merangsang sel ganglion retina (RGCs).

Ujung setiap elektroda dilapisi dengan nanocluster platinum, yang menambah kekasaran skala nanometer dan meningkatkan injeksi muatan ke neuron retina. Menerangi fototransistor menghasilkan arus foto yang menyuntikkan muatan ke RGC melalui elektroda. Potensi aksi yang ditimbulkan dalam RGC kemudian berjalan ke saraf optik untuk menghasilkan informasi 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="Rangkaian resolusi tinggi Kiri: susunan transistor terintegrasi dengan mikroelektroda logam cair 3D (batang skala, 1 mm). Kanan: memindai gambar mikroskop elektron dari susunan piksel 50 × 50 yang menunjukkan mikroelektroda tinggi 60 µm (batang skala, 100 µm). (Sumber: CC BY 4.0/Nat. Nanoteknol. 10.1038/s41565-023-01587-w)” title=”Klik untuk membuka gambar dalam popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/flexible-implant-shows-potential- untuk-memulihkan-penglihatan-setelah-degenerasi-retina-fisika-dunia-1.jpg”>Susunan transistor terintegrasi dengan mikroelektroda logam cair
Rangkaian resolusi tinggi Kiri: susunan transistor terintegrasi dengan mikroelektroda logam cair 3D (batang skala, 1 mm). Kanan: gambar pemindaian mikroskop elektron yang menunjukkan mikroelektroda setinggi 60 µm (batang skala, 100 µm). (Sumber: CC BY 4.0/Nat. Nanoteknol. 10.1038/s41565-023-01587-w)

Para peneliti melakukan berbagai hal in vivo tes untuk menilai biokompatibilitas perangkat. Lima minggu setelah implantasi ke tikus degeneratif retina hidup (rd1), mereka tidak menemukan tanda-tanda perdarahan, peradangan atau katarak dan tidak ada dampak signifikan pada ketebalan retina. Mereka mencatat bahwa penempatan perangkat epiretinal – di dalam cairan vitreus dengan ujung elektroda diposisikan pada lapisan RGC – lebih aman dan kurang invasif dibandingkan implantasi subretinal yang diperlukan oleh implan sebelumnya.

Untuk mengevaluasi retina buatan mereka lebih lanjut, tim melakukan penelitian ex vivo percobaan dengan menempatkan perangkat pada retina terisolasi dari tikus tipe liar dan rd1. Stimulasi visual dengan cahaya biru (dilakukan tanpa pengoperasian perangkat) menginduksi respons pada retina tipe liar tetapi tidak pada retina rd1. Stimulasi listrik selama pengoperasian perangkat menyebabkan lonjakan RGC di kedua retina, dengan besaran potensi pembangkitan listrik yang sama pada retina tipe liar dan rd1.

In vivo pemulihan penglihatan

Selanjutnya, tim memeriksa apakah perangkat tersebut dapat memulihkan penglihatan pada tikus rd1 dengan lapisan fotoreseptor yang sepenuhnya mengalami degenerasi. Memasang perangkat ke permukaan retina hewan tidak menyebabkan kerusakan atau pendarahan yang berarti, dan elektroda tetap utuh saat ditanamkan ke permukaan retina.

Para peneliti kemudian memproyeksikan cahaya tampak ke mata hewan tersebut dan mencatat respons saraf secara real-time di retina. Karena kompleksitas aktivitas retina, mereka menggunakan pembelajaran mesin tanpa pengawasan untuk pemrosesan sinyal. Mereka menemukan bahwa pencahayaan menginduksi aktivitas lonjakan di RGC retina hewan, menciptakan lonjakan RGC dengan potensi besaran dan laju pengaktifan yang konsisten.

Untuk menyelidiki apakah implan dapat digunakan untuk pengenalan objek, para peneliti juga memaparkan mata terhadap sinar laser melalui masker berpola, mengamati bahwa area yang diterangi menunjukkan respons retina yang lebih besar dibandingkan area yang berada dalam kegelapan. Membandingkan laju pembakaran maksimum yang tercatat dari elektroda yang diterangi sepenuhnya dan elektroda keadaan gelap menunjukkan bahwa aktivitas RGC di area yang diterangi sekitar empat kali lebih tinggi daripada aktivitas RGC di latar belakang.

"Para in vivo Percobaan mengkonfirmasi bahwa amplifikasi sinyal akibat pencahayaan cahaya tampak menginduksi respons real-time di RGC area lokal di mana cahaya tersebut mengenai tikus rd1 hidup dengan degenerasi fotoreseptor masif, yang menunjukkan pemulihan penglihatan mereka,” tulis para peneliti. Mereka menunjukkan bahwa temuan ini dapat digunakan untuk membantu mengembangkan retina buatan yang dipersonalisasi untuk pasien dengan degenerasi retina yang tidak merata.

Selanjutnya, tim berencana melakukan pemeriksaan retina buatan pada hewan yang lebih besar. “Setelah memvalidasi perangkat kami secara menyeluruh pada hewan yang lebih besar, tujuan utama kami adalah melakukan uji klinis,” kata Chung Dunia Fisika.

Para peneliti melaporkan temuan mereka di Nanoteknologi Alam.

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika