Гибкий имплант демонстрирует потенциал для восстановления зрения после дегенерации сетчатки

<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="Мягкая искусственная сетчатка Схема, показывающая искусственную сетчатку, интегрированную с трехмерными жидкометаллическими микроэлектродами вблизи неровной поверхности сетчатки. Столбообразные электроды напрямую стимулируют ганглиозные клетки сетчатки (фиолетовые). (С разрешения: CC BY 3/Туземный Nanotechnol. 10.1038/s41565-023-01587-w)»>

Дегенеративные заболевания сетчатки могут повредить или разрушить фоторецепторные клетки, что приводит к серьезному ухудшению зрения. Одним из многообещающих способов восстановить утраченное зрение является имплантация электронного протеза сетчатки, который работает, обнаруживая внешний свет и в ответ стимулируя внутренние нейроны сетчатки, такие как ганглиозные и биполярные клетки.

Однако существующие имплантаты сетчатки содержат жесткие стимулирующие электроды, которые могут повредить мягкую ткань сетчатки. Они также страдают от несоответствия между жесткими электродами и изогнутой поверхностью сетчатки, что может быть особенно неравномерным у пациентов с тяжелыми дегенеративными заболеваниями сетчатки.

Чтобы устранить эти ограничения, исследовательская группа, возглавляемая в Университет Йонсей в Корее разработали мягкий протез сетчатки, который сочетает в себе гибкие ультратонкие матрицы фототранзисторов со стимулирующими электродами, изготовленными из эвтектического сплава галлия и индия, мягкого по своей природе жидкого металла с низкой токсичностью.

Чтобы создать эту «искусственную сетчатку», первый автор Вон Ги Чунг и его коллеги начали с матрицы фототранзисторов высокого разрешения (50 × 50 пикселей с шагом 100 мкм) и 3D-печатных жидкометаллических электродов сверху. Электроды образуют массив столбообразных зондов (диаметром 20 мкм и высотой 60 мкм), которые при размещении на поверхности сетчатки непосредственно стимулируют ганглиозные клетки сетчатки (РГК).

Кончик каждого электрода покрыт нанокластерами платины, которые придают шероховатость нанометрового размера и улучшают инъекцию заряда в нейроны сетчатки. Освещение фототранзисторов генерирует фототок, который вводит заряд в RGC через электроды. Потенциалы действия, возникающие в RGC, затем направляются к зрительному нерву, чтобы создать визуальную информацию.

<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="Массив высокого разрешения Слева: транзисторная матрица, интегрированная с трехмерными жидкометаллическими микроэлектродами (масштабная линейка, 3 мм). Справа: изображение матрицы размером 1 × 50 пикселей, полученное сканирующей электронной микроскопией, показывающее микроэлектроды высотой 50 мкм (масштабная линейка 60 мкм). (С разрешения: CC BY 100/Туземный Nanotechnol. 10.1038/s41565-023-01587-w)» title=»Нажмите, чтобы открыть изображение во всплывающем окне» href=»https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/flexible-implant-shows-potential- восстановить-зрение-после-дегенерации-ретинальной-физики-мир-1.jpg»>

Исследователи выполнили различные в естественных условиях тесты для оценки биосовместимости изделия. Через пять недель после имплантации живым мышам с дегенерацией сетчатки (rd1) они не обнаружили признаков кровотечения, воспаления или катаракты, а также не обнаружили существенного влияния на толщину сетчатки. Они отмечают, что эпиретинальное размещение устройства – внутри стекловидного тела с расположением кончиков электродов на слое RGC – более безопасно и менее инвазивно, чем субретинальная имплантация, требуемая предыдущими имплантатами.

Чтобы дополнительно оценить свою искусственную сетчатку, команда выполнила бывших естественных условиях экспериментировали, помещая устройство на изолированную сетчатку мышей дикого типа и мышей rd1. Визуальная стимуляция синим светом (выполняемая без использования устройства) вызывала ответ в сетчатке дикого типа, но не в сетчатке rd1. Электрическая стимуляция во время работы устройства вызывала всплески RGC в обеих сетчатках с одинаковой величиной электрически вызванного потенциала в сетчатке дикого типа и rd1.

в естественных условиях восстановление зрения

Затем команда проверила, может ли устройство восстановить зрение мышам rd1 с полностью дегенерированным слоем фоторецепторов. Прикрепление устройства к поверхности сетчатки животного не вызвало заметного повреждения или кровотечения, а электроды остались неповрежденными при имплантации на поверхность сетчатки.

Затем исследователи проецировали видимый свет на глаза животного и записывали нейронные реакции на сетчатке в реальном времени. Из-за сложности активности сетчатки они использовали неконтролируемое машинное обучение для обработки сигналов. Они обнаружили, что освещение вызывает пиковую активность в RGC сетчатки животного, создавая выбросы RGC с постоянной потенциальной величиной и скоростью срабатывания.

Чтобы выяснить, можно ли использовать имплантат для распознавания объектов, исследователи также подвергли глаз воздействию лазерного света через узорчатую маску, заметив, что освещенные области демонстрируют более сильную реакцию сетчатки, чем области, оставшиеся в темноте. Сравнение максимальной скорости зажигания, зарегистрированной с полностью освещенных электродов и электродов в темном состоянии, показало, что активность RGC в освещенных областях была примерно в четыре раза выше, чем фоновая активность RGC.

Ультразвуковые лучи активируют нейроны глаза, помогая восстановить зрение.

" в естественных условиях Эксперименты подтвердили, что усиление сигнала из-за освещения видимым светом вызывает реакции в реальном времени в RGC той области, куда падает свет, у живых мышей rd1 с массивной дегенерацией фоторецепторов, что предполагает восстановление их зрения», — пишут исследователи. Они отмечают, что эти результаты могут быть использованы для разработки персонализированной искусственной сетчатки для пациентов с неравномерной дегенерацией сетчатки.

Далее команда планирует провести исследование искусственной сетчатки на более крупных животных. «После тщательной проверки нашего устройства на более крупных животных наша конечная цель — провести клинические испытания», — говорит Чанг. Мир физики.

Исследователи сообщают о своих выводах в Природа Нанотехнология.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/flexible-implant-shows-potential-to-restore-vision-after-retinal-degeneration/