Ултратънка нанотехнология позволява безопасна безжична стимулация на ретината

Международен изследователски екип, ръководен от проф. Седат Низамоглу от катедрата по електротехника и електроника в Koc University (Турция), е разработил безопасна и безжична технология за стимулация при дегенеративни заболявания на ретината, които водят до загуба на зрение. Проучването е публикувано в Science Advances, едно от най-престижните научни списания в света.

Дегенеративните заболявания на ретината засягат милиони хора по света и понастоящем нямат лечение. Съществуващите ретинални импланти срещат сериозни клинични ограничения заради обемните си структури, сложните електронни компоненти или необходимостта от светлина с висок интензитет. За да преодолеят тези предизвикателства, изследователи от Koc University разработват ултратънка, биосъвместима система, способна директно да преобразува светлината в електрически сигнали.

За тази цел екипът проектира фотоволтаична нано-сглобка, която комбинира масиви от нанопроводници от цинков оксид със сребърно-бисмут-сулфидни нанокристали. Тази структура позволява преобразуването на инфрачервената светлина, която прониква по-дълбоко и по-безопасно в тъканите от видимата светлина, в прецизно контролирана електрическа стимулация, без да уврежда очната тъкан. Важно е, че процесът работи при ниски интензитети на светлината, които остават значително под установените граници за очна безопасност, и го прави чрез напълно безжична, ултратънка архитектура.

Производителността на системата е оценена при плъхове със загуба на зрение. Експериментите показват силни, повтарящи се и времево прецизни реакции в невроните на ретината. Допълнителни анализи на клетъчната жизнеспособност, биосъвместимостта и дългосрочната стабилност доказват, че структурата не предизвиква клетъчен стрес или токсичност и е подходяща за продължителна употреба.

Това, което отличава технологията от съществуващите ретинални импланти, е ултратънкият активен слой, използването на по-безопасната инфрачервена светлина и напълно безжичният дизайн, който елиминира нуждата от външни кабели или електронни компоненти. Тези характеристики правят платформата силен кандидат не само за зрителни протези, но и за по-широки приложения в невромодулацията, насочени към електрически възбудими тъкани като мозъка, сърцето и мускулите.

Проф. д-р Седат Низамоглу коментира: „Това изследване показва, че нанотехнологичният подход за имплантиране в ретината би могъл в бъдеще да възстанови зрението на хора, загубили зрителна функция поради макулна дегенерация и пигментен ретинит. Неорганичните нанокристали, отличени с Нобелова награда за химия през 2023 г., са многообещаващи за технологиите за ретинални протези, когато се прилагат чрез оптимизирани наноархитектури. Работейки с инфрачервена светлина, тази наномащабна система предлага значителна алтернатива на съществуващите подходи по отношение на производителността. Нашите проучвания откриват нови пътища не само за визуални протези, но и за широк спектър от биомедицински приложения, които взаимодействат с нервната система.“

Тази работа, проведена в Koc University, отново подчертава интердисциплинарната изследователска среда на университета и неговия ангажимент към високоефективни научни иновации, като същевременно проправя пътя към по-безопасни и по-ефективни бъдещи лечения за хора, живеещи със загуба на зрение.

Източник: Koc University