Implante flexível mostra potencial para restaurar a visão após degeneração da retina – 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 artificial macia Esquema mostrando a retina artificial integrada com microeletrodos 3D de metal líquido próximo à superfície irregular da retina. Os eletrodos em forma de pilar estimulam diretamente as células ganglionares da retina (roxo). (Cortesia: CC BY 4.0/Nat. Nanotecnol. 10.1038/s41565-023-01587-w)”>

As doenças degenerativas da retina podem danificar ou destruir as células fotorreceptoras, resultando em graves deficiências visuais. Uma maneira promissora de restaurar a visão perdida é implantar uma prótese retinal eletrônica, que funciona detectando luz externa e estimulando neurônios internos da retina, como células ganglionares e bipolares, em resposta.

Os implantes retinais existentes, no entanto, contêm eletrodos de estimulação rígidos que podem danificar o tecido mole da retina. Eles também sofrem de uma incompatibilidade entre os eletrodos rígidos e a superfície curva da retina, que pode ser particularmente irregular em pacientes com doença degenerativa da retina grave.

Para resolver essas limitações, uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade de Yonsei na Coréia desenvolveu uma prótese de retina macia que combina conjuntos de fototransistores ultrafinos flexíveis com eletrodos de estimulação feitos de liga eutética de gálio-índio, um metal líquido intrinsecamente macio com baixa toxicidade.

Para criar esta “retina artificial”, o primeiro autor Ganhou Gi Chung e colegas começaram com um conjunto de fototransistores de alta resolução (50 × 50 pixels com passo de 100 µm) e eletrodos de metal líquido impressos em 3D na parte superior. Os eletrodos formam um conjunto de sondas em forma de pilar (20 µm de diâmetro e 60 µm de altura) que, quando colocadas na superfície da retina, estimulam diretamente as células ganglionares da retina (RGCs).

A ponta de cada eletrodo é revestida com nanoaglomerados de platina, que adicionam rugosidade em escala nanométrica e melhoram a injeção de carga nos neurônios da retina. A iluminação dos fototransistores gera uma fotocorrente que injeta carga nos RGCs através dos eletrodos. Os potenciais de ação evocados nas CGRs viajam então para o nervo óptico para criar a informação 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 resolução Esquerda: um conjunto de transistores integrado com microeletrodos de metal líquido 3D (barra de escala, 1 mm). À direita: imagem de microscopia eletrônica de varredura da matriz de 50 × 50 pixels mostrando os microeletrodos de 60 µm de altura (barra de escala, 100 µm). (Cortesia: CC BY 4.0/Nat. Nanotecnol. 10.1038/s41565-023-01587-w)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/flexible-implant-shows-potential-to-restore-vision-after-retinal-degeneration-physics-world-1.jpg”>

Os pesquisadores realizaram vários in vivo testes para avaliar a biocompatibilidade do dispositivo. Cinco semanas após a implantação em camundongos vivos com degeneração da retina (rd1), eles não encontraram sinais de sangramento, inflamação ou catarata e nenhum impacto significativo na espessura da retina. Eles observam que a colocação epirretiniana do dispositivo – dentro do vítreo com as pontas dos eletrodos posicionadas na camada RGC – é mais segura e menos invasiva do que a implantação sub-retiniana exigida pelos implantes anteriores.

Para avaliar melhor sua retina artificial, a equipe realizou ex vivo experimentos colocando o dispositivo em retinas isoladas de camundongos selvagens e rd1. A estimulação visual com luz azul (realizada sem operação do dispositivo) induziu uma resposta na retina do tipo selvagem, mas não na retina rd1. A estimulação elétrica durante a operação do dispositivo causou picos de RGC em ambas as retinas, com uma magnitude semelhante de potencial evocado eletricamente nas retinas do tipo selvagem e rd1.

Na Vivo restauração da visão

Em seguida, a equipe examinou se o dispositivo poderia restaurar a visão de camundongos rd1 com uma camada fotorreceptora totalmente degenerada. A fixação do dispositivo à superfície da retina do animal não causou danos ou sangramentos notáveis, e os eletrodos permaneceram intactos quando implantados na superfície da retina.

Os pesquisadores então projetaram luz visível no olho do animal e registraram as respostas neurais em tempo real na retina. Devido à complexidade da atividade retinal, eles usaram aprendizado de máquina não supervisionado para processamento de sinais. Eles descobriram que a iluminação induziu atividade de pico nas RGCs da retina do animal, criando picos de RGC com magnitude potencial e taxas de disparo consistentes.

Para investigar se o implante pode ser usado para reconhecimento de objetos, os pesquisadores também expuseram o olho à luz laser através de uma máscara padronizada, observando que as áreas iluminadas exibiam respostas retinianas maiores do que as áreas que permaneciam no escuro. A comparação das taxas máximas de disparo registradas em eletrodos totalmente iluminados e eletrodos no estado escuro mostrou que a atividade RGC nas áreas iluminadas era cerca de quatro vezes maior que a atividade RGC de fundo.

Feixes de ultrassom ativam neurônios no olho para ajudar a restaurar a visão

"O in vivo experimentos confirmaram que a amplificação do sinal devido à iluminação de luz visível induz respostas em tempo real nas RGCs da área local onde a luz incide para camundongos rd1 vivos com degeneração maciça de fotorreceptores, sugerindo a restauração de sua visão”, escrevem os pesquisadores. Eles ressaltam que essas descobertas poderiam ser usadas para ajudar a desenvolver retinas artificiais personalizadas para pacientes com degeneração retiniana irregular.

A seguir, a equipe planeja realizar exames da retina artificial em animais maiores. “Depois de validar minuciosamente o nosso dispositivo em animais maiores, o nosso objetivo final é realizar ensaios clínicos”, diz Chung. Mundo da física.

Os pesquisadores relatam suas descobertas Nature Nanotechnology.

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