Implantul flexibil arată potențialul de a restabili vederea după degenerarea retinei – Physics World

Implantul flexibil arată potențialul de a restabili vederea după degenerarea retinei – Physics World

Marca temporală: 1 februarie 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="Retină artificială moale Schemă care arată retina artificială integrată cu microelectrozi 3D din metal lichid aproape de suprafața neregulată a retinei. Electrozii tip stâlp stimulează direct celulele ganglionare retiniene (violet). (Cu amabilitatea: CC BY 4.0/Nat. Nanotehnologia. 10.1038/s41565-023-01587-w)”> Schema retinei artificiale
Retină artificială moale Schemă care arată retina artificială integrată cu microelectrozi 3D din metal lichid aproape de suprafața neregulată a retinei. Electrozii tip stâlp stimulează direct celulele ganglionare retiniene (violet). (Cu amabilitatea: CC BY 4.0/Nat. Nanotehnologia. 10.1038/s41565-023-01587-w)

Bolile degenerative ale retinei pot deteriora sau distruge celulele fotoreceptoare, ducând la afectarea severă a vederii. O modalitate promițătoare de a restabili vederea pierdută este implantarea unei proteze retiniene electronice, care funcționează prin detectarea luminii externe și stimularea neuronilor retinieni interiori, cum ar fi celulele ganglionare și bipolare, ca răspuns.

Cu toate acestea, implanturile retiniene existente conțin electrozi de stimulare rigizi care ar putea deteriora țesutul moale retinian. Ei suferă, de asemenea, de o nepotrivire între electrozii rigizi și suprafața curbată a retinei, care poate fi deosebit de neregulată la pacienții cu boală degenerativă severă a retinei.

Pentru a aborda aceste limitări, o echipă de cercetare s-a îndreptat către Universitatea Yonsei în Coreea a dezvoltat o proteză retiniană moale care combină rețele de fototranzistori ultrasubțiri flexibile cu electrozi de stimulare fabricați din aliaj eutectic de galiu-indiu, un metal lichid intrinsec moale cu toxicitate scăzută.

Pentru a crea această „retină artificială”, primul autor Won Gi Chung iar colegii au început cu o matrice de fototranzistori de înaltă rezoluție (50 × 50 pixeli cu pas de 100 µm) și electrozi de metal lichid imprimați 3D deasupra. Electrozii formează o serie de sonde asemănătoare stâlpilor (20 µm în diametru și 60 µm în înălțime) care, atunci când sunt plasate pe suprafața retinei, stimulează direct celulele ganglionare retiniene (RGC).

Vârful fiecărui electrod este acoperit cu nanoclustere de platină, care adaugă rugozitate la scară nanometrică și îmbunătățesc injecția de sarcină în neuronii retinieni. Iluminarea fototranzistoarelor generează un fotocurent care injectează sarcină în RGC-uri prin electrozi. Potențialele de acțiune evocate în RGC-uri se deplasează apoi către nervul optic pentru a crea informațiile vizuale.

<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="Matrice de înaltă rezoluție Stânga: o matrice de tranzistori integrată cu microelectrozi 3D din metal lichid (bară de scară, 1 mm). Dreapta: imagine cu microscopie electronică de scanare a matricei de 50 × 50 pixeli care arată microelectrozii înalți de 60 µm (bară de scară, 100 µm). (Cu amabilitatea: CC BY 4.0/Nat. Nanotehnologia. 10.1038/s41565-023-01587-w)” title=”Faceți clic pentru a deschide imaginea în pop-up” href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/flexible-implant-shows-potential- a-restaura-viziunea-dupa-degenerarea-retinei-fizica-lumea-1.jpg”>Matrice de tranzistori integrată cu microelectrozi din metal lichid
Matrice de înaltă rezoluție Stânga: matrice de tranzistori integrată cu microelectrozi 3D din metal lichid (bară de scară, 1 mm). Dreapta: imagine cu microscopie electronică de scanare care arată microelectrozii înalți de 60 µm (bară de scară, 100 µm). (Cu amabilitatea: CC BY 4.0/Nat. Nanotehnologia. 10.1038/s41565-023-01587-w)

Cercetătorii au efectuat diverse in vivo teste pentru a evalua biocompatibilitatea dispozitivului. La cinci săptămâni după implantare la șoareci vii degenerativi retiniani (rd1), aceștia nu au găsit semne de sângerare, inflamație sau cataractă și nici un impact semnificativ asupra grosimii retinei. Ei observă că plasarea dispozitivului epiretinian - în interiorul vitrosului cu vârfurile electrozilor poziționate pe stratul RGC - este mai sigură și mai puțin invazivă decât implantarea subretiniană cerută de implanturile anterioare.

Pentru a evalua în continuare retina lor artificială, echipa a făcut ex vivo experimente prin plasarea dispozitivului pe retine izolate atât de la șoareci de tip sălbatic, cât și de la șoareci rd1. Stimularea vizuală cu lumină albastră (efectuată fără operarea dispozitivului) a indus un răspuns în retina de tip sălbatic, dar nu și în retina rd1. Stimularea electrică în timpul funcționării dispozitivului a provocat vârfuri RGC în ambele retine, cu o magnitudine similară a potențialului evocat electric în retinele de tip sălbatic și rd1.

In vivo restaurarea vederii

Apoi, echipa a examinat dacă dispozitivul ar putea restabili vederea șoarecilor rd1 cu un strat fotoreceptor complet degenerat. Atașarea dispozitivului la suprafața retiniană a animalului nu a provocat leziuni sau sângerări notabile, iar electrozii au rămas intacți atunci când au fost implantați pe suprafața retinei.

Cercetătorii au proiectat apoi lumină vizibilă pe ochiul animalului și au înregistrat răspunsurile neuronale în timp real pe retină. Datorită complexității activității retinei, au folosit învățarea automată nesupravegheată pentru procesarea semnalului. Ei au descoperit că iluminarea a indus o activitate de vârf în RGC-urile retinei animalului, creând vârfuri RGC cu o magnitudine potențială și rate de tragere consistente.

Pentru a investiga dacă implantul poate fi folosit pentru recunoașterea obiectelor, cercetătorii au expus, de asemenea, ochiul la lumina laser printr-o mască modelată, observând că zonele iluminate au prezentat răspunsuri retiniene mai mari decât zonele rămase în întuneric. Compararea ratelor maxime de ardere înregistrate de la electrozii complet iluminați și electrozii în stare întunecată a arătat că activitatea RGC în zonele iluminate a fost de aproximativ patru ori mai mare decât activitatea RGC de fundal.

" in vivo experimentele au confirmat că amplificarea semnalului datorită iluminării luminii vizibile induce răspunsuri în timp real în RGC-urile zonei locale în care lumina este incidentă pentru șoarecii rd1 vii cu degenerare masivă a fotoreceptorilor, sugerând restabilirea vederii lor”, scriu cercetătorii. Ei subliniază că aceste descoperiri ar putea fi folosite pentru a ajuta la dezvoltarea retinelor artificiale personalizate pentru pacienții cu degenerare neuniformă a retinei.

În continuare, echipa plănuiește să efectueze examinări ale retinei artificiale pe animale mai mari. „După ce am validat în detaliu dispozitivul nostru pe animale mai mari, scopul nostru final este să efectuăm studii clinice”, spune Chung. Lumea fizicii.

Cercetătorii își raportează descoperirile în Natură Nanotehnologia.

Timestamp-ul:

Mai mult de la Lumea fizicii