Cấy ghép linh hoạt cho thấy tiềm năng phục hồi thị lực sau thoái hóa võng mạc – Vật lý Thế giới

Cấy ghép linh hoạt cho thấy tiềm năng phục hồi thị lực sau thoái hóa võng mạc – Vật lý Thế giới

Dấu thời gian: ngày 1 tháng 2024 năm 4 00:XNUMX sáng

<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="Võng mạc nhân tạo mềm Sơ đồ hiển thị võng mạc nhân tạo được tích hợp với các vi điện cực kim loại lỏng 3D gần bề mặt võng mạc không đều. Các điện cực dạng cột kích thích trực tiếp vào tế bào hạch võng mạc (màu tím). (Được phép: CC BY 4.0/Nat. Công nghệ nano. 10.1038/s41565-023-01587-w)”> Sơ đồ võng mạc nhân tạo
Võng mạc nhân tạo mềm Sơ đồ hiển thị võng mạc nhân tạo được tích hợp với các vi điện cực kim loại lỏng 3D gần bề mặt võng mạc không đều. Các điện cực dạng cột kích thích trực tiếp vào tế bào hạch võng mạc (màu tím). (Được phép: CC BY 4.0/Nat. Công nghệ nano. 10.1038 / s41565-023-01587-w)

Bệnh thoái hóa võng mạc có thể làm hỏng hoặc phá hủy các tế bào cảm quang, dẫn đến suy giảm thị lực nghiêm trọng. Một cách đầy hứa hẹn để khôi phục thị lực đã mất là cấy ghép võng mạc giả điện tử, hoạt động bằng cách phát hiện ánh sáng bên ngoài và kích thích các tế bào thần kinh võng mạc bên trong như hạch và tế bào lưỡng cực phản ứng lại.

Tuy nhiên, cấy ghép võng mạc hiện tại có chứa các điện cực kích thích cứng có thể làm hỏng mô võng mạc mềm. Họ cũng gặp phải tình trạng không khớp giữa các điện cực cứng và bề mặt cong của võng mạc, điều này có thể đặc biệt bất thường ở những bệnh nhân mắc bệnh thoái hóa võng mạc nghiêm trọng.

Để giải quyết những hạn chế này, một nhóm nghiên cứu đã đứng đầu tại Đại học Yonsei ở Hàn Quốc đã phát triển một võng mạc giả mềm kết hợp các mảng phototransistor siêu mỏng linh hoạt với các điện cực kích thích làm từ hợp kim eutectic gali-indium, một kim loại lỏng thực chất mềm có độc tính thấp.

Để tạo ra “võng mạc nhân tạo” này, tác giả đầu tiên Won Gi Chung và các đồng nghiệp đã bắt đầu với một dãy bán dẫn quang có độ phân giải cao (50 × 50 pixel với khoảng cách 100 µm) và các điện cực kim loại lỏng được in 3D ở phía trên. Các điện cực tạo thành một dãy các đầu dò dạng cột (đường kính 20 µm và cao 60 µm), khi đặt trên bề mặt võng mạc, chúng sẽ kích thích trực tiếp các tế bào hạch võng mạc (RGC).

Đầu của mỗi điện cực được phủ các cụm nano bạch kim, giúp tăng thêm độ nhám ở quy mô nanomet và cải thiện việc truyền điện tích vào các tế bào thần kinh võng mạc. Việc chiếu sáng các bóng bán dẫn quang sẽ tạo ra dòng quang dẫn điện tích vào RGC thông qua các điện cực. Các điện thế hoạt động được gợi lên trong các RGC sau đó sẽ truyền đến dây thần kinh thị giác để tạo ra thông tin thị giác.

<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="Mảng có độ phân giải cao Bên trái: một mảng bóng bán dẫn được tích hợp với các vi điện cực kim loại lỏng 3D (thanh tỷ lệ, 1 mm). Bên phải: hình ảnh kính hiển vi điện tử quét của mảng 50 × 50 pixel hiển thị các vi điện cực cao 60 µm (thanh tỷ lệ, 100 µm). (Được phép: CC BY 4.0/Nat. Công nghệ nano. 10.1038/s41565-023-01587-w)” title=”Nhấp để mở hình ảnh trong cửa sổ bật lên” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/flexible-implant-shows-potential- để-khôi phục-tầm nhìn-sau-võng mạc-thoái hóa-vật lý-world-1.jpg”>Mảng bán dẫn tích hợp với vi điện cực kim loại lỏng
Mảng có độ phân giải cao Bên trái: mảng bóng bán dẫn tích hợp với các vi điện cực kim loại lỏng 3D (thanh tỷ lệ, 1 mm). Bên phải: hình ảnh kính hiển vi điện tử quét cho thấy các vi điện cực cao 60 µm (thanh tỷ lệ, 100 µm). (Được phép: CC BY 4.0/Nat. Công nghệ nano. 10.1038 / s41565-023-01587-w)

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện nhiều trong cơ thể các thử nghiệm để đánh giá tính tương thích sinh học của thiết bị. Năm tuần sau khi cấy vào chuột bị thoái hóa võng mạc còn sống (rd1), họ không tìm thấy dấu hiệu chảy máu, viêm hoặc đục thủy tinh thể và không có tác động đáng kể đến độ dày của võng mạc. Họ lưu ý rằng vị trí đặt thiết bị biểu mô – bên trong thủy tinh thể với các đầu điện cực được đặt trên lớp RGC – an toàn hơn và ít xâm lấn hơn so với việc cấy ghép dưới võng mạc theo yêu cầu của các bộ cấy trước đó.

Để đánh giá võng mạc nhân tạo của họ sâu hơn, nhóm nghiên cứu đã thực hiện ex vivo thử nghiệm bằng cách đặt thiết bị lên võng mạc bị cô lập từ cả chuột hoang dã và chuột thứ 1. Kích thích thị giác bằng ánh sáng xanh (được thực hiện mà không cần vận hành thiết bị) gây ra phản ứng ở võng mạc kiểu hoang dã chứ không phải ở võng mạc thứ 1. Sự kích thích điện trong quá trình vận hành thiết bị đã gây ra các đột biến RGC ở cả hai võng mạc, với cường độ điện thế gợi lên tương tự ở võng mạc loại hoang dã và võng mạc thứ 1.

In vivo phục hồi thị lực

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu xem liệu thiết bị có thể khôi phục thị lực cho chuột thứ 1 với lớp tế bào cảm quang bị thoái hóa hoàn toàn hay không. Việc gắn thiết bị vào bề mặt võng mạc của động vật không gây ra tổn thương hay chảy máu đáng chú ý nào và các điện cực vẫn còn nguyên khi được cấy vào bề mặt võng mạc.

Sau đó, các nhà nghiên cứu chiếu ánh sáng khả kiến ​​lên mắt của con vật và ghi lại phản ứng thần kinh theo thời gian thực trên võng mạc. Do hoạt động phức tạp của võng mạc, họ đã sử dụng máy học không giám sát để xử lý tín hiệu. Họ phát hiện ra rằng ánh sáng gây ra hoạt động tăng vọt trong các RGC của võng mạc động vật, tạo ra các đột biến RGC với cường độ tiềm năng và tốc độ bắn nhất quán.

Để điều tra xem liệu bộ cấy ghép có thể được sử dụng để nhận dạng vật thể hay không, các nhà nghiên cứu cũng cho mắt tiếp xúc với ánh sáng laser thông qua mặt nạ có hoa văn, quan sát thấy các khu vực được chiếu sáng biểu hiện phản ứng võng mạc lớn hơn các khu vực còn lại trong bóng tối. So sánh tốc độ bắn tối đa được ghi lại từ các điện cực được chiếu sáng hoàn toàn và các điện cực ở trạng thái tối cho thấy hoạt động RGC ở khu vực được chiếu sáng cao hơn khoảng bốn lần so với hoạt động RGC nền.

"Các trong cơ thể Các thí nghiệm đã xác nhận rằng sự khuếch đại tín hiệu do chiếu sáng bằng ánh sáng nhìn thấy gây ra phản ứng thời gian thực trong các RGC của khu vực địa phương nơi ánh sáng chiếu tới những con chuột thứ 1 còn sống bị thoái hóa tế bào cảm quang lớn, gợi ý sự phục hồi thị lực của chúng,” các nhà nghiên cứu viết. Họ chỉ ra rằng những phát hiện này có thể được sử dụng để giúp phát triển võng mạc nhân tạo cá nhân hóa cho những bệnh nhân bị thoái hóa võng mạc không đồng đều.

Tiếp theo, nhóm dự định tiến hành kiểm tra võng mạc nhân tạo trên động vật lớn hơn. Chung nói: “Sau khi xác nhận kỹ lưỡng thiết bị của chúng tôi trên động vật lớn hơn, mục tiêu cuối cùng của chúng tôi là tiến hành thử nghiệm lâm sàng”. Thế giới vật lý.

Các nhà nghiên cứu báo cáo phát hiện của họ trong Công nghệ nano tự nhiên.

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý