Nanodruty z telluru szansą na widzenie. Także w podczerwieni
W chorobach degeneracyjnych siatkówki dochodzi do postępującej utraty komórek światłoczułych – pręcików i czopków. Znajdujące się tam inne komórki nerwowe, odpowiedzialne za przekazywanie informacji wzrokowej do mózgu, często nadal jednak funkcjonują. I to właśnie one stały się celem grupy chińskich naukowców.
Udało im się opracować innowacyjną nanoprotezę siatkówki opartą na sieci nanodrutów tellurowych (ang. skrót TeNWNs). Tellur, który posłużył do stworzenia struktur nadających się do zaimplantowania w oku, to rzadki półmetal o właściwościach światłoczułych. Kluczową cechą tej technologii jest zdolność do przekształcania światła na sygnały elektryczne bez konieczności stosowania zewnętrznego źródła zasilania.
Działa to następująco: gdy na nanodruty (o średnicy od ok. 10 do kilkuset nanometrów; dla porównania: ludzki włos ma grubość od kilkunastu tysięcy do ok. 180 tys. nanometrów) pada światło – zarówno widzialne dla człowieka, jak i bliska podczerwień – to wytwarzają one prąd elektryczny. Na tyle silny, że może efektywnie pobudzać komórki nerwowe siatkówki. Kluczem okazały się tu celowo wprowadzone defekty w strukturze krystalicznej telluru, które generują prądy elektryczne (fotoprądy) w odpowiedzi na światło o różnych energiach.
Badania przeprowadzone na genetycznie ślepych myszach wykazały, że implantacja TeNWNs prowadziła do przywrócenia odruchów źrenic oraz wywoływała aktywność neuronów w korze wzrokowej. Dlatego zwierzęta z wszczepioną protezą znacznie lepiej radziły sobie w testach behawioralnych, takich jak rozpoznawanie wzorców (zadanie gryzoni polegało na prawidłowym odróżnieniu podświetlonego trójkąta od koła) czy lokalizowanie źródeł światła LED, osiągając wyniki nieznacznie niższe niż u pobratymców z prawidłowym wzrokiem. Podobnie obiecujące rezultaty przyniosły testy na makakach – potwierdziły bezpieczeństwo i biokompatybilność (współdziałanie z tkankami gospodarza) implantów przez 112 dni. Co więcej, u zdrowych makaków proteza umożliwiła wykrywanie światła bliskiej podczerwieni, nie wpływając negatywnie na ich naturalne widzenie.
Badacze podkreślają potrzebę dalszego ulepszania tej technologii. Konieczne są m.in. znacznie dłuższe testy biokompatybilności, sprawdzające, jak wynikające z postępującej degeneracji zmiany w siatkówce mogą wpływać na przetwarzanie sygnałów przez implant i jego skuteczność w dłuższym okresie. Wyzwaniem pozostaje również osiągnięcie wystarczającej czułości protezy na normalne światło dzienne bez dodatkowych urządzeń. Na razie bowiem w eksperymentach używano tylko sztucznych jego źródeł w postaci laserów i diod LED.
Jak zauważa biolog komórkowy prof. Eduardo Fernández w obszernym komentarzu towarzyszącym publikacji chińskich badaczy na łamach „Science”, sukces tego typu technologii zależeć będzie także od opracowania opłacalnych rozwiązań i zapewnienia ich dostępności dla szerszego grona pacjentów.
Niemniej, opisane badania otwierają obiecujące perspektywy nie tylko dla osób z chorobami siatkówki (jej zwyrodnienie dotyka milionów ludzi na całym świecie), ale także w kontekście rozszerzania ludzkich możliwości percepcyjnych polegających na widzeniu w bliskiej podczerwieni. To drugie pozwoliłoby na lepsze funkcjonowanie w warunkach słabego oświetlenia (szczególnie w przypadku osób z niektórymi chorobami oczu, takimi jak zwyrodnienie plamki żółtej) lub nawet w ciemności. Dodatkowo mogłoby poprawić kontrast barw, co ułatwiłoby dostrzeganie obiektów.
Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.