- Cameron Merritt
- 0
- 3806
- 876
Een kunstmatig netvlies gemaakt van organische inkt en goud kan op een dag het gezichtsvermogen herstellen, suggereert een nieuwe studie.
Het nieuwe apparaat is een extreem dunne laag organische kristalpigmenten, die veel worden gebruikt in drukinkt, cosmetica en tatoeages. Wanneer deze pigmenten in een bepaalde gelaagde geometrie zijn gerangschikt, kunnen de kristallen licht absorberen en omzetten in elektrische signalen, net als de lichtgevoelige cellen - fotoreceptoren genaamd - in het netvlies van het oog en het zicht mogelijk maken, aldus de studie, gepubliceerd in mei. 2 in het tijdschrift Advanced Materials.
Het apparaat is veelbelovend voor het herstellen van het gezichtsvermogen voor de miljoenen mensen met ziekten zoals retinitis pigmentosa, een genetische oogziekte en leeftijdsgebonden maculaire degeneratie, een belangrijke oorzaak van blindheid bij ouderen..
Bij deze ziekten gaan fotoreceptoren verloren, maar andere neuronen in het netvlies die de elektrische signalen verwerken en naar de hersenen sturen, blijven behouden. "We hebben deze neuronen die perfect gezond zijn en functioneren", zegt senior onderzoeker Eric Glowacki, een onderzoeker die organische elektronica studeert aan de Linköping University in Zweden. "Dus het volgt: kunnen we de fotoreceptoren omzeilen en de neuronen gewoon direct stimuleren?" [Super-Intelligent Machines: 7 Robotic Futures]
Het omzeilen van de fotoreceptoren in het oog is geen nieuw idee. Er zijn andere retinale implantaten die bij mensen worden getest of die al op de markt zijn. Sommigen gebruiken externe camera's die zenden naar elektroden die in het netvlies zijn geïmplanteerd, en voeden het apparaat met een andere eenheid die achter het oor is geïmplanteerd. Andere teams onderzoeken draadloze benaderingen met behulp van geminiaturiseerde zonnecellen als stand-ins voor fotoreceptoren.
Wat het nieuwe implantaat onderscheidt, is dat het draadloos is en organische verbindingen gebruikt in plaats van materiaal op siliciumbasis, waardoor het waarschijnlijker wordt dat het door het lichaam wordt geaccepteerd.
"Dit is vrij uniek", zegt Derrick Cheng, een onderzoeker aan de Brown University die biohybride benaderingen van retina-implantaten bestudeert, maar niet betrokken was bij de nieuwe studie. "Het oog heeft van nature een gepigmenteerde laag. Dus deze benadering lijkt meer op hoe het netvlies eruitziet."
Het apparaat is ook extreem dun, wat cruciaal is voor alles dat in het delicate oogweefsel moet worden geïmplanteerd, vertelde Cheng. Volgens de studie is het met slechts 80 nanometer 100 keer dunner dan een enkel neuron en 500 keer dunner dan de dunste silicium-retinale implantaten..
Het is moeilijk om draadloze implantaten te maken die zelf voldoende stroom kunnen genereren om neuronen te activeren. Voor Glowacki en zijn collega's was het vinden van de oplossing het testen en optimaliseren van verschillende combinaties van pigmenten die goed licht absorberen. Ze zetten twee lagen van twee verschillende pigmenten op een laagje goud. Wanneer deze sandwich wordt blootgesteld aan licht, hopen elektronen zich op en gaat de positieve lading naar de bodem, waardoor de goudlaag wordt geladen. Bij plaatsing in zout water, vergelijkbaar met de omgeving in het oog, genereert het apparaat een elektrisch veld dat wordt waargenomen door naburige neuronen.
Toen het tijd was om het apparaat op een netvlies te testen, haalden Yael Hanein, een professor in elektrotechniek aan de universiteit van Tel Aviv in Israël, en haar team netvlies uit kippenembryo's. Terwijl een kip in het ei groeit, ontwikkelen zijn ogen zich op dag 14, maar de fotoreceptoren worden pas op dag 16 gevormd. Dit geeft onderzoekers een venster van twee dagen om een "blind" netvlies te bemachtigen..
Nadat ze het apparaat aan het geëxtraheerde kippennetvlies hadden bevestigd, schenen de onderzoekers er licht op en ontdekten dat het genoeg elektriciteit opwekte om de rest van de retinale neuronen te stimuleren. "Dat was de bekroning", vertelde Glowacki .
Het team test het apparaat nu bij levende konijnen, met de hulp van vrijwillige menselijke retina-chirurgen. Hoewel de konijnen niet blind zijn, zien ze natuurlijk geen rood omdat ze alleen fotoreceptoren hebben voor groene en blauwe spectrums. Als het retina-implantaat, dat het rode spectrum opneemt, werkt zoals bedoeld, zouden de onderzoekers de resulterende neuronale respons in de visuele cortex van de dieren kunnen zien, zei Glowacki. Met andere woorden, ze zouden kunnen zien of het apparaat de dieren rood liet zien.
Origineel artikel over .