การปลูกถ่ายแบบยืดหยุ่นแสดงศักยภาพในการฟื้นฟูการมองเห็นหลังจอประสาทตาเสื่อม - Physics World

การปลูกถ่ายแบบยืดหยุ่นแสดงศักยภาพในการฟื้นฟูการมองเห็นหลังจอประสาทตาเสื่อม - Physics World

Time Stamp: 1 กุมภาพันธ์ 2024 4:00 น.

<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="จอประสาทตาเทียมที่อ่อนนุ่ม แผนผังแสดงเรตินาเทียมที่ผสานรวมกับไมโครอิเล็กโทรดโลหะเหลว 3 มิติ ใกล้กับพื้นผิวจอประสาทตาที่ไม่ปกติ อิเล็กโทรดที่มีลักษณะคล้ายเสาจะกระตุ้นเซลล์ปมประสาทจอประสาทตาโดยตรง (สีม่วง) (ขอบคุณภาพ: CC BY 4.0/แนท. นาโนเทคโนโลยี. 10.1038/s41565-023-01587-w)”> แผนผังจอประสาทตาเทียม
จอประสาทตาเทียมที่อ่อนนุ่ม แผนผังแสดงเรตินาเทียมที่ผสานรวมกับไมโครอิเล็กโทรดโลหะเหลว 3 มิติ ใกล้กับพื้นผิวจอประสาทตาที่ไม่ปกติ อิเล็กโทรดที่มีลักษณะคล้ายเสาจะกระตุ้นเซลล์ปมประสาทจอประสาทตาโดยตรง (สีม่วง) (ขอบคุณภาพ: CC BY 4.0/แนท. นาโนเทคโนโลยี. 10.1038 / s41565-023-01587-w)

โรคความเสื่อมของจอตาสามารถทำลายหรือทำลายเซลล์รับแสง ส่งผลให้การมองเห็นบกพร่องอย่างรุนแรง วิธีหนึ่งที่น่าหวังในการฟื้นฟูการมองเห็นที่สูญเสียไปคือการปลูกฝังอุปกรณ์เทียมจอประสาทตาแบบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งทำงานโดยการตรวจจับแสงภายนอกและกระตุ้นเซลล์ประสาทจอประสาทตาด้านใน เช่น ปมประสาทและเซลล์สองขั้วในการตอบสนอง

อย่างไรก็ตามการปลูกถ่ายจอประสาทตาที่มีอยู่นั้นมีอิเล็กโทรดกระตุ้นที่แข็งซึ่งอาจสร้างความเสียหายให้กับเนื้อเยื่อจอประสาทตาอ่อนได้ พวกเขายังประสบกับความไม่ตรงกันระหว่างอิเล็กโทรดแข็งและพื้นผิวจอประสาทตาโค้ง ซึ่งอาจผิดปกติโดยเฉพาะอย่างยิ่งในผู้ป่วยที่เป็นโรคจอประสาทตาเสื่อมขั้นรุนแรง

เพื่อแก้ไขข้อจำกัดเหล่านี้ ทีมวิจัยจึงมุ่งหน้าไปที่ มหาวิทยาลัยยอนเซ ในเกาหลีได้พัฒนาจอประสาทตาเทียมแบบอ่อนที่รวมเอาอาร์เรย์โฟโตทรานซิสเตอร์อัลตราไวโอเลตที่มีความยืดหยุ่นเข้ากับอิเล็กโทรดกระตุ้นที่ทำจากโลหะผสมยูเทคติกแกลเลียม-อินเดียม ซึ่งเป็นโลหะเหลวที่มีลักษณะอ่อนในตัวซึ่งมีความเป็นพิษต่ำ

เพื่อสร้าง “จอประสาทตาเทียม” นี้ ผู้เขียนคนแรก วอน กี ชุง และเพื่อนร่วมงานเริ่มต้นด้วยอาร์เรย์โฟโตทรานซิสเตอร์ที่มีความละเอียดสูง (50 × 50 พิกเซลพร้อมระยะพิทช์ 100 µm) และอิเล็กโทรดโลหะเหลวที่พิมพ์แบบ 3 มิติอยู่ด้านบน อิเล็กโทรดจะก่อตัวเป็นอาร์เรย์ของโพรบที่มีลักษณะคล้ายเสา (เส้นผ่านศูนย์กลาง 20 µm และความสูง 60 µm) ซึ่งเมื่อวางบนพื้นผิวจอประสาทตา จะกระตุ้นเซลล์ปมประสาทจอประสาทตา (RGCs) โดยตรง

ส่วนปลายของอิเล็กโทรดแต่ละอันเคลือบด้วยคลัสเตอร์นาโนแพลทินัม ซึ่งเพิ่มความหยาบระดับนาโนเมตร และปรับปรุงการฉีดประจุเข้าไปในเซลล์ประสาทจอประสาทตา การส่องสว่างโฟโตทรานซิสเตอร์จะสร้างกระแสโฟโตปัจจุบันที่อัดประจุเข้าไปใน RGC ผ่านอิเล็กโทรด ศักยภาพในการดำเนินการที่เกิดขึ้นภายใน RGC จากนั้นเดินทางไปยังเส้นประสาทตาเพื่อสร้างข้อมูลภาพ

<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="อาร์เรย์ความละเอียดสูง ซ้าย: อาร์เรย์ทรานซิสเตอร์ที่ผสานรวมกับไมโครอิเล็กโทรดโลหะเหลว 3 มิติ (แถบมาตราส่วน 1 มม.) ขวา: ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดของอาร์เรย์ 50 × 50 พิกเซล ซึ่งแสดงไมโครอิเล็กโทรดสูง 60 µm (สเกลบาร์, 100 µm) (ขอบคุณภาพ: CC BY 4.0/แนท. นาโนเทคโนโลยี. 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”>อาร์เรย์ทรานซิสเตอร์ที่รวมเข้ากับไมโครอิเล็กโทรดโลหะเหลว
อาร์เรย์ความละเอียดสูง ซ้าย: อาร์เรย์ทรานซิสเตอร์ที่ผสานรวมกับไมโครอิเล็กโทรดโลหะเหลว 3 มิติ (แถบมาตราส่วน 1 มม.) ขวา: ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแสดงไมโครอิเล็กโทรดสูง 60 µm (สเกลบาร์ 100 µm) (ขอบคุณภาพ: CC BY 4.0/แนท. นาโนเทคโนโลยี. 10.1038 / s41565-023-01587-w)

ผู้วิจัยได้ดำเนินการต่างๆ ในร่างกาย การทดสอบเพื่อประเมินความเข้ากันได้ทางชีวภาพของอุปกรณ์ ห้าสัปดาห์หลังการปลูกถ่ายในหนูจอประสาทตาเสื่อม (rd1) ที่ยังมีชีวิต พวกเขาไม่พบสัญญาณของการตกเลือด การอักเสบ หรือต้อกระจก และไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความหนาของจอประสาทตา พวกเขาสังเกตว่าการวางตำแหน่งเอพิเรตินของอุปกรณ์ ซึ่งอยู่ภายในแก้วตาโดยมีปลายอิเล็กโทรดวางอยู่บนชั้น RGC นั้นปลอดภัยกว่าและมีการรุกล้ำน้อยกว่าการฝังใต้จอประสาทตาที่จำเป็นสำหรับการปลูกถ่ายครั้งก่อน

เพื่อประเมินจอประสาทตาเทียมเพิ่มเติม ทีมงานได้ดำเนินการ ex vivo การทดลองโดยการวางอุปกรณ์บนเรตินาที่แยกได้จากหนูทั้งชนิด wild-type และ rd1 การกระตุ้นการมองเห็นด้วยแสงสีน้ำเงิน (ดำเนินการโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์) ทำให้เกิดการตอบสนองในเรตินาแบบไวด์ แต่ไม่ใช่เรตินา rd1 การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ทำให้ RGC เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในเรตินาทั้งสอง โดยมีขนาดที่ใกล้เคียงกันของศักย์ไฟฟ้าที่ปรากฏขึ้นในเรตินาแบบไวด์และ rd1

ในร่างกาย การฟื้นฟูการมองเห็น

จากนั้น ทีมงานได้ตรวจสอบว่าอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถฟื้นฟูการมองเห็นของหนู rd1 ที่มีชั้นเซลล์รับแสงที่เสื่อมโทรมลงอย่างสมบูรณ์หรือไม่ การติดอุปกรณ์เข้ากับพื้นผิวจอประสาทตาของสัตว์ไม่ทำให้เกิดความเสียหายหรือเลือดออกอย่างเห็นได้ชัด และอิเล็กโทรดยังคงไม่บุบสลายเมื่อฝังลงบนพื้นผิวจอประสาทตา

จากนั้นนักวิจัยได้ฉายแสงที่มองเห็นได้ไปที่ดวงตาของสัตว์และบันทึกการตอบสนองของระบบประสาทแบบเรียลไทม์บนเรตินา เนื่องจากความซับซ้อนของกิจกรรมจอประสาทตา พวกเขาจึงใช้การเรียนรู้ของเครื่องแบบไม่มีผู้ดูแลในการประมวลผลสัญญาณ พวกเขาพบว่าการส่องสว่างทำให้เกิดกิจกรรมการพุ่งขึ้นอย่างรวดเร็วใน RGCs ของเรตินาของสัตว์ ทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของ RGC โดยมีขนาดและอัตราการยิงที่สม่ำเสมอ

เพื่อตรวจสอบว่าอุปกรณ์ฝังนี้สามารถใช้ในการจดจำวัตถุได้หรือไม่ นักวิจัยยังได้เปิดตาให้แสงเลเซอร์ผ่านหน้ากากที่มีลวดลาย โดยสังเกตว่าบริเวณที่มีแสงสว่างแสดงการตอบสนองของจอประสาทตาที่ใหญ่กว่าพื้นที่ที่เหลืออยู่ในความมืด การเปรียบเทียบอัตราการยิงสูงสุดที่บันทึกจากอิเล็กโทรดที่ส่องสว่างเต็มที่และอิเล็กโทรดที่มีสถานะมืดแสดงให้เห็นว่ากิจกรรม RGC ในพื้นที่ที่มีแสงสว่างนั้นสูงกว่ากิจกรรม RGC พื้นหลังประมาณสี่เท่า

" ในร่างกาย การทดลองยืนยันว่าการขยายสัญญาณเนื่องจากการส่องสว่างของแสงที่มองเห็นได้ทำให้เกิดการตอบสนองแบบเรียลไทม์ใน RGC ของพื้นที่ท้องถิ่นที่แสงตกกระทบกับหนู rd1 ที่มีชีวิตซึ่งมีการเสื่อมสภาพของเซลล์รับแสงขนาดใหญ่ ซึ่งบ่งบอกถึงการฟื้นฟูการมองเห็นของพวกมัน” นักวิจัยเขียน พวกเขาชี้ให้เห็นว่าการค้นพบนี้สามารถนำมาใช้เพื่อช่วยพัฒนาจอประสาทตาเทียมส่วนบุคคลสำหรับผู้ป่วยที่มีความเสื่อมของจอประสาทตาไม่สม่ำเสมอได้

ต่อไป ทีมงานวางแผนที่จะทำการตรวจจอประสาทตาเทียมในสัตว์ขนาดใหญ่ “หลังจากตรวจสอบอุปกรณ์ของเราอย่างละเอียดกับสัตว์ขนาดใหญ่แล้ว เป้าหมายสูงสุดของเราคือทำการทดลองทางคลินิก” Chung กล่าว โลกฟิสิกส์.

นักวิจัยรายงานสิ่งที่ค้นพบใน นาโนเทคโนโลยีธรรมชาติ.

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์