Prilagodljiv vsadek kaže potencial za obnovitev vida po degeneraciji mrežnice – 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="Mehka umetna mrežnica Shema, ki prikazuje umetno mrežnico, integrirano s 3D mikroelektrodami iz tekoče kovine blizu nepravilne površine mrežnice. Stebričaste elektrode neposredno stimulirajo ganglijske celice mrežnice (vijolično). (Z dovoljenjem: CC BY 4.0/Nat. Nanotehnol. 10.1038/s41565-023-01587-w)”>

Degenerativne bolezni mrežnice lahko poškodujejo ali uničijo fotoreceptorske celice, kar povzroči hudo okvaro vida. Eden od obetavnih načinov za obnovitev izgubljenega vida je vsaditev elektronske mrežnične proteze, ki deluje tako, da zazna zunanjo svetlobo in v odgovor stimulira notranje mrežnične nevrone, kot so ganglije in bipolarne celice.

Obstoječi retinalni vsadki pa vsebujejo toge stimulacijske elektrode, ki bi lahko poškodovale mehko tkivo mrežnice. Prav tako trpijo zaradi neusklajenosti med togimi elektrodami in ukrivljeno površino mrežnice, kar je lahko še posebej nepravilno pri bolnikih s hudo degenerativno boleznijo mrežnice.

Za odpravo teh omejitev se je raziskovalna skupina odpravila na Univerza Yonsei v Koreji je razvil mehko retinalno protezo, ki združuje fleksibilne ultratanke nize fototranzistorjev s stimulacijskimi elektrodami, izdelanimi iz evtektične galij-indijeve zlitine, intrinzično mehke tekoče kovine z nizko toksičnostjo.

Da bi ustvaril to "umetno mrežnico", prvi avtor Won Gi Chung in sodelavci so začeli z nizom fototranzistorjev visoke ločljivosti (50 × 50 slikovnih pik s korakom 100 µm) in 3D natisnjenimi elektrodami iz tekoče kovine na vrhu. Elektrode tvorijo niz stebričastih sond (20 µm v premeru in 60 µm v višino), ki, ko so nameščene na površino mrežnice, neposredno stimulirajo retinalne ganglijske celice (RGC).

Konica vsake elektrode je prevlečena s platinastimi nanoklastri, ki dodajo nanometrsko hrapavost in izboljšajo vbrizgavanje naboja v nevrone mrežnice. Osvetlitev fototranzistorjev ustvari fototok, ki vbrizga naboj v RGC skozi elektrode. Akcijski potenciali, sproženi v RGC, nato potujejo do optičnega živca, da ustvarijo vizualno informacijo.

<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="Niz visoke ločljivosti Levo: niz tranzistorjev, integriran s 3D mikroelektrodami iz tekoče kovine (lestvica, 1 mm). Desno: slika niza 50 × 50 slikovnih pik z vrstično elektronsko mikroskopijo, ki prikazuje 60 µm visoke mikroelektrode (lestvica, 100 µm). (Z dovoljenjem: CC BY 4.0/Nat. Nanotehnol. 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”>

Raziskovalci so izvajali različne vivo testi za oceno biokompatibilnosti naprave. Pet tednov po implantaciji v žive retinalne degenerativne (rd1) miši niso našli nobenih znakov krvavitve, vnetja ali sive mrene in nobenega pomembnega vpliva na debelino mrežnice. Ugotavljajo, da je epiretinalna namestitev naprave – znotraj steklovine s konicami elektrod, nameščenimi na plasti RGC – varnejša in manj invazivna kot subretinalna implantacija, ki so jo zahtevali prejšnji vsadki.

Da bi dodatno ocenili njihovo umetno mrežnico, je ekipa opravila ex vivo eksperimentira z namestitvijo naprave na izolirane mrežnice miši divjega tipa in miši rd1. Vizualna stimulacija z modro svetlobo (izvedena brez delovanja naprave) je povzročila odziv v mrežnici divjega tipa, ne pa tudi mrežnice rd1. Električna stimulacija med delovanjem naprave je povzročila konice RGC v obeh mrežnicah, s podobno velikostjo električno sproženega potenciala v mrežnici divjega tipa in rd1.

In vivo obnovitev vida

Nato je ekipa preučila, ali lahko naprava obnovi vid miši rd1 s popolnoma degenerirano plastjo fotoreceptorjev. Pritrditev naprave na površino mrežnice živali ni povzročila opaznih poškodb ali krvavitev, elektrode pa so ostale nedotaknjene, ko so bile vstavljene na površino mrežnice.

Raziskovalci so nato projicirali vidno svetlobo na živalsko oko in posneli živčne odzive v realnem času na mrežnici. Zaradi kompleksnosti aktivnosti mrežnice so za obdelavo signalov uporabili nenadzorovano strojno učenje. Ugotovili so, da je osvetlitev povzročila koničasto aktivnost v RGC-jih živalske mrežnice, kar je ustvarilo koničke RGC z dosledno potencialno velikostjo in hitrostjo sprožitve.

Da bi raziskali, ali je vsadek mogoče uporabiti za prepoznavanje predmetov, so raziskovalci oko izpostavili tudi laserski svetlobi skozi vzorčasto masko, pri čemer so opazili, da so osvetljena področja pokazala večji odziv mrežnice kot področja, ki so ostala v temi. Primerjava največjih hitrosti vžiga, zabeleženih s popolnoma osvetljenimi elektrodami in elektrodami v temnem stanju, je pokazala, da je bila aktivnost RGC na osvetljenih območjih približno štirikrat večja od aktivnosti RGC v ozadju.

Ultrazvočni žarki aktivirajo nevrone v očesu in pomagajo obnoviti vid

" vivo poskusi so potrdili, da ojačitev signala zaradi osvetlitve vidne svetlobe inducira odzive v realnem času v RGC-jih lokalnega območja, kjer svetloba vpada pri živih miših rd1 z veliko degeneracijo fotoreceptorjev, kar kaže na obnovitev njihovega vida,« pišejo raziskovalci. Poudarjajo, da bi te ugotovitve lahko uporabili za pomoč pri razvoju prilagojenih umetnih mrežnic za bolnike z neenakomerno degeneracijo mrežnice.

Nato namerava skupina opraviti preglede umetne mrežnice na večjih živalih. "Po temeljiti validaciji naše naprave na večjih živalih je naš končni cilj izvesti klinična preskušanja," pravi Chung. Svet fizike.

Raziskovalci poročajo o svojih ugotovitvah v Naravna nanotehnologija.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/flexible-implant-shows-potential-to-restore-vision-after-retinal-degeneration/