שתל גמיש מראה פוטנציאל לשיקום הראייה לאחר ניוון הרשתית - עולם הפיזיקה

<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="רשתית מלאכותית רכה סכמטי המראה את הרשתית המלאכותית משולבת עם מיקרו-אלקטרודות מתכת נוזלית תלת-ממדית ליד משטח הרשתית הלא סדיר. האלקטרודות דמויות העמוד מעוררות ישירות את תאי הגנגליון ברשתית (סגול). (באדיבות: CC BY 3/נאט. ננוטכנול. 10.1038/s41565-023-01587-w)”>

מחלות ניווניות של הרשתית עלולות לפגוע או להרוס תאי קולטנים, וכתוצאה מכך לפגיעה חמורה בראייה. אחת הדרכים המבטיחות לשקם את הראייה האבודה היא השתלת תותב אלקטרוני ברשתית, הפועלת על ידי זיהוי אור חיצוני וגירוי תאי עצב פנימיים ברשתית כגון גנגליון ותאים דו-קוטביים בתגובה.

שתלי רשתית קיימים, לעומת זאת, מכילים אלקטרודות גירוי נוקשות שעלולות לפגוע ברקמת הרשתית הרכה. הם גם סובלים מחוסר התאמה בין האלקטרודות הנוקשות למשטח הרשתית המעוקל, שעלול להיות לא סדיר במיוחד בחולים עם מחלה ניוונית חמורה ברשתית.

כדי לטפל במגבלות אלה, צוות מחקר עמד בראשו אוניברסיטת יונסי בקוריאה פיתחה תותבת רשתית רכה המשלבת מערכי פוטו-טרנזיסטור דקים גמישים עם אלקטרודות גירוי העשויות מסגסוגת גליום-אינדיום אוקטית, מתכת נוזלית רכה מטבעה עם רעילות נמוכה.

כדי ליצור את ה"רשתית המלאכותית" הזו, המחבר הראשון זכה Gi Chung ועמיתיו התחילו עם מערך פוטו-טרנזיסטור ברזולוציה גבוהה (50 × 50 פיקסלים עם גובה 100 מיקרומטר) ואלקטרודות מתכת נוזליות מודפסות בתלת-ממד למעלה. האלקטרודות יוצרות מערך של בדיקות דמויות עמודים (3 מיקרומטר בקוטר ו-20 מיקרומטר גובה) שכאשר מניחים אותן על פני הרשתית, מגרים ישירות תאי גנגליון ברשתית (RGCs).

קצה כל אלקטרודה מצופה בננו-צבירי פלטינה, המוסיפים חספוס בקנה מידה ננומטר ומשפרים את הזרקת המטען לנוירונים ברשתית. הארת הפוטוטרנזיסטורים מייצרת זרם צילום שמחדיר מטען ל-RGCs דרך האלקטרודות. פוטנציאל הפעולה המתעורר בתוך ה-RGCs ואז עובר לעצב הראייה כדי ליצור את המידע החזותי.

<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="מערך ברזולוציה גבוהה משמאל: מערך טרנזיסטור משולב במיקרו-אלקטרודות מתכת נוזליות תלת-ממדיות (פס קנה מידה, 3 מ"מ). מימין: תמונת מיקרוסקופ אלקטרוני סורקת של מערך 1 × 50 פיקסלים המציגה את המיקרו-אלקטרודות בגובה 50 מיקרומטר (פס קנה מידה, 60 מיקרומטר). (באדיבות: CC BY 100/נאט. ננוטכנול. 10.1038/s41565-023-01587-w)” title=”לחץ כדי לפתוח תמונה בפופאפ” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/flexible-implant-shows-potential- to-restore-vision-after-retinal-degeneration-physics-world-1.jpg”>

החוקרים ביצעו מגוון in vivo בדיקות להערכת התאימות הביולוגית של המכשיר. חמישה שבועות לאחר ההשתלה בעכברים חיים ניווניים ברשתית (rd1), הם לא מצאו סימנים של דימום, דלקת או קטרקט וללא השפעה משמעותית על עובי הרשתית. הם מציינים שהמיקום האפירטינלי של המכשיר - בתוך הזגוגית עם קצות האלקטרודה ממוקמים על שכבת RGC - בטוח יותר ופחות פולשני מההשתלה התת-רשתית הנדרשת על ידי שתלים קודמים.

כדי להעריך עוד יותר את הרשתית המלאכותית שלהם, הצוות ביצע לשעבר vivo ניסויים על ידי הנחת המכשיר על רשתיות מבודדות מעכברים מסוג פרא ו-rd1 כאחד. גירוי חזותי עם אור כחול (שבוצע ללא פעולת מכשיר) גרר תגובה ברשתית מסוג פרא אך לא ברשתית rd1. גירוי חשמלי במהלך פעולת המכשיר גרם לקוצים של RGC בשתי הרשתיות, עם עוצמה דומה של פוטנציאל מעורר חשמלי ברשתות הבר וה-rd1.

In vivo שיקום ראייה

לאחר מכן, הצוות בדק האם המכשיר יכול להחזיר את הראייה לעכברי rd1 עם שכבת קולטן מנוונת לחלוטין. הצמדת המכשיר למשטח הרשתית של בעל החיים לא גרמה לנזק או דימום בולטים, והאלקטרודות נותרו שלמות כאשר הושתלו על פני הרשתית.

לאחר מכן החוקרים הקרינו אור נראה על עינו של החיה ותיעדו את התגובות העצביות בזמן אמת על הרשתית. בשל המורכבות של פעילות הרשתית, הם השתמשו בלמידת מכונה ללא פיקוח לעיבוד אותות. הם מצאו שהתאורה גרמה לפעילות ספייק ב-RGCs של הרשתית של החיה, ויצרה קוצים RGC עם עוצמה פוטנציאלית עקבית וקצבי ירי.

כדי לחקור אם השתל יכול לשמש לזיהוי עצמים, החוקרים גם חשפו את העין לאור לייזר דרך מסכה מעוצבת, תוך שהם רואים שאזורים מוארים הפגינו תגובות רשתית גדולות יותר מאשר אזורים שנותרו בחושך. השוואת קצבי הירי המקסימליים שנרשמו מאלקטרודות מוארות לחלוטין ואלקטרודות במצב כהה הראתה שפעילות ה-RGC באזורים המוארים הייתה גבוהה בערך פי ארבעה מפעילות ה-RGC ברקע.

קרני אולטרסאונד מפעילות נוירונים בעין כדי לסייע בשיקום הראייה

"ה in vivo ניסויים אישרו שהגברת האות עקב תאורת האור הנראה משרה תגובות בזמן אמת ב-RGCs של האזור המקומי שבו האור מתרחש לעכברי rd1 חיים עם ניוון פוטוקולטן מסיבי, מה שמרמז על שחזור הראייה שלהם", כותבים החוקרים. הם מציינים שממצאים אלה יכולים לשמש כדי לסייע בפיתוח רשתית מלאכותית אישית עבור חולים עם ניוון רשתית לא אחיד.

בשלב הבא, הצוות מתכנן לערוך בדיקות של הרשתית המלאכותית בבעלי חיים גדולים יותר. "לאחר אימות יסודי של המכשיר שלנו על בעלי חיים גדולים יותר, המטרה הסופית שלנו היא לבצע ניסויים קליניים", אומר צ'ונג עולם הפיזיקה.

החוקרים מדווחים על ממצאיהם ב- טבע ננוטכנולוגיה.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/flexible-implant-shows-potential-to-restore-vision-after-retinal-degeneration/