L'impianto flessibile mostra il potenziale per ripristinare la vista dopo la degenerazione retinica – 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="Retina artificiale morbida Schema che mostra la retina artificiale integrata con microelettrodi di metallo liquido 3D vicino alla superficie retinica irregolare. Gli elettrodi a forma di colonna stimolano direttamente le cellule gangliari della retina (viola). (Per gentile concessione: CC BY 4.0/Naz. Nanotecnologie. 10.1038/s41565-023-01587-w)”>

Le malattie degenerative della retina possono danneggiare o distruggere le cellule dei fotorecettori, con conseguenti gravi problemi alla vista. Un modo promettente per ripristinare la vista perduta è impiantare una protesi retinica elettronica, che funziona rilevando la luce esterna e stimolando in risposta i neuroni retinici interni come le cellule gangliari e bipolari.

Gli impianti retinici esistenti, tuttavia, contengono elettrodi di stimolazione rigidi che potrebbero danneggiare il tessuto retinico molle. Soffrono inoltre di un disadattamento tra gli elettrodi rigidi e la superficie retinica curva, che può essere particolarmente irregolare nei pazienti con grave malattia degenerativa della retina.

Per affrontare queste limitazioni, un gruppo di ricerca diretto a Università Yonsei in Corea ha sviluppato una protesi retinica morbida che combina array flessibili di fototransistor ultrasottili con elettrodi di stimolazione realizzati in lega eutettica di gallio-indio, un metallo liquido intrinsecamente morbido con bassa tossicità.

Per creare questa “retina artificiale”, primo autore Ha vinto Gi Chung e colleghi hanno iniziato con un array di fototransistor ad alta risoluzione (50 × 50 pixel con passo di 100 µm) e sopra elettrodi di metallo liquido stampati in 3D. Gli elettrodi formano una serie di sonde a forma di pilastro (20 µm di diametro e 60 µm di altezza) che, quando posizionate sulla superficie retinica, stimolano direttamente le cellule gangliari retiniche (RGC).

La punta di ciascun elettrodo è rivestita con nanocluster di platino, che aggiungono ruvidità su scala nanometrica e migliorano l’iniezione di carica nei neuroni della retina. L'illuminazione dei fototransistor genera una fotocorrente che inietta carica negli RGC attraverso gli elettrodi. I potenziali d'azione evocati all'interno degli RGC viaggiano quindi verso il nervo ottico per creare l'informazione visiva.

<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="Array ad alta risoluzione A sinistra: un array di transistor integrato con microelettrodi di metallo liquido 3D (barra della scala, 1 mm). A destra: immagine al microscopio elettronico a scansione dell'array di pixel 50 × 50 che mostra i microelettrodi alti 60 µm (barra della scala, 100 µm). (Per gentile concessione: CC BY 4.0/Naz. Nanotecnologie. 10.1038/s41565-023-01587-w)” title=”Fai clic per aprire l'immagine in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/flexible-implant-shows-potential- per-ripristinare-la-visione-dopo-la-degenerazione-retinica-fisica-mondo-1.jpg”>

I ricercatori hanno eseguito diverse operazioni in vivo test per valutare la biocompatibilità del dispositivo. Cinque settimane dopo l’impianto in topi vivi degenerativi della retina (rd1), non hanno trovato segni di sanguinamento, infiammazione o cataratta e nessun impatto significativo sullo spessore della retina. Notano che il posizionamento epiretinico del dispositivo – all'interno del vitreo con le punte degli elettrodi posizionate sullo strato RGC – è più sicuro e meno invasivo rispetto all'impianto sottoretinico richiesto dagli impianti precedenti.

Per valutare ulteriormente la loro retina artificiale, il team si è esibito ex vivo esperimenti posizionando il dispositivo su retine isolate sia da topi wild-type che da topi rd1. La stimolazione visiva con luce blu (eseguita senza il funzionamento del dispositivo) ha indotto una risposta nella retina wild-type ma non nella retina rd1. La stimolazione elettrica durante il funzionamento del dispositivo ha causato picchi di RGC in entrambe le retine, con un'entità simile di potenziale evocato elettricamente nelle retine wild-type e rd1.

in vivo ripristino della vista

Successivamente, il team ha esaminato se il dispositivo potesse ripristinare la vista nei topi rd1 con uno strato di fotorecettori completamente degenerato. Il collegamento del dispositivo alla superficie retinica dell'animale non ha causato danni o sanguinamenti degni di nota e gli elettrodi sono rimasti intatti una volta impiantati sulla superficie retinica.

I ricercatori hanno poi proiettato la luce visibile sull'occhio dell'animale e registrato le risposte neurali in tempo reale sulla retina. A causa della complessità dell’attività retinica, hanno utilizzato l’apprendimento automatico senza supervisione per l’elaborazione del segnale. Hanno scoperto che l'illuminazione induceva attività di picco negli RGC della retina dell'animale, creando picchi di RGC con grandezza potenziale e velocità di attivazione costanti.

Per verificare se l’impianto può essere utilizzato per il riconoscimento degli oggetti, i ricercatori hanno anche esposto l’occhio alla luce laser attraverso una maschera modellata, osservando che le aree illuminate mostravano risposte retiniche più ampie rispetto alle aree rimaste al buio. Confrontando le velocità di accensione massime registrate dagli elettrodi completamente illuminati e dagli elettrodi allo stato oscuro è stato dimostrato che l'attività RGC nelle aree illuminate era circa quattro volte superiore all'attività RGC di fondo.

I raggi ultrasonici attivano i neuroni nell’occhio per aiutare a ripristinare la vista

"La in vivo Gli esperimenti hanno confermato che l’amplificazione del segnale dovuta all’illuminazione della luce visibile induce risposte in tempo reale negli RGC dell’area locale in cui la luce è incidente per topi vivi rd1 con massiccia degenerazione dei fotorecettori, suggerendo il ripristino della loro vista”, scrivono i ricercatori. Sottolineano che questi risultati potrebbero essere utilizzati per aiutare a sviluppare retine artificiali personalizzate per pazienti con degenerazione retinica irregolare.

Successivamente, il team prevede di condurre esami della retina artificiale su animali più grandi. "Dopo aver convalidato a fondo il nostro dispositivo su animali più grandi, il nostro obiettivo finale è condurre studi clinici", afferma Chung Mondo della fisica.

I ricercatori riportano i loro risultati in Natura Nanotecnologia.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/flexible-implant-shows-potential-to-restore-vision-after-retinal-degeneration/