Надтонка нанотехнологія дозволяє робити бездротову стимуляцію дегенерації сітківки
Міжнародна дослідницька група під керівництвом професора Седата Нізамоглу з кафедри електротехніки та електроніки Університету Коч розробила безпечну бездротову технологію стимуляції нового покоління для лікування дегенеративних захворювань сітківки, що призводять до втрати зору. Результати дослідження були опубліковані в журналі Science Advances, одному з найпрестижніших наукових журналів світу.
Дегенеративні захворювання сітківки вражають мільйони людей у всьому світі, і в даний час не існує методів лікування, що дозволяють повністю вилікувати захворювання. Однак існуючі імплантати сітківки стикаються зі значними клінічними обмеженнями через їх громіздкі конструкції, складні електронні компоненти або необхідність використання високоінтенсивного видимого світла. Для подолання цих проблем дослідники з Університету Коч поставили собі завдання розробити надтонку біосумісну систему, здатну безпосередньо перетворювати світло на біологічні електричні сигнали.
Для досягнення цієї мети команда розробила фотоелектричну наноструктуру, що поєднує масиви оксиду цинку нанодротів з нанокристалами сульфіду срібла-вісмуту. Ця структура дозволяє перетворювати ближнє інфрачервоне світло, яке проникає в тканини глибше і безпечніше, ніж видиме світло, на точно контрольовану електричну стимуляцію без пошкодження тканин ока. Важливо відзначити, що цей процес працює при низькій інтенсивності світла, яка залишається значно нижчою за встановлені межі безпеки для очей, і здійснюється з використанням повністю безпровідної, надтонкої архітектури.
Працездатність системи оцінювалася з використанням моделей сітківки щурів із втратою зору. Експерименти продемонстрували сильні, відтворювані та точні у часі реакції нейронів сітківки. Крім того, всебічний аналіз життєздатності клітин, біосумісності та довготривалої стабільності показав, що структура не викликає клітинного стресу чи токсичності та підходить для тривалого використання. Незначне підвищення температури, що спостерігається під час роботи, додатково наголошує на перевагах даного підходу з точки зору безпеки.
Відмінною рисою цієї технології від існуючих імплантатів сітківки є її надтонкий активний шар, використання більш безпечного ближнього інфрачервоного світла замість видимого світла і бездротова конструкція, що виключає необхідність у зовнішніх кабелях або електронних компонентах. Ці особливості роблять платформу перспективним кандидатом не тільки для візуальних протезів, але і для більш широкого спектра нейромодуляційних застосувань, спрямованих на електрично збудливі тканини, такі як мозок, серце та м'язи.
Коментуючи дослідження, професор Седат Нізамоглу сказав: «Це дослідження демонструє, що нанотехнологічний підхід до імплантації сітківки потенційно може відновити зір у майбутньому у людей, які втратили зорову функцію через макулярну дегенерацію та пігментний ретиніт. Неорганічні нанокристали, які здобули Нобелівську премію з хімії 2023 року, є дуже перспективними для технології протезування сітківки під час використання функціонально оптимізованих наноархітектур. Працюючи з ближнім інфрачервоним світлом, ця нанорозмірна система пропонує значну альтернативу існуючим підходам щодо продуктивності. Наші результати відкривають нові можливості не лише для візуального протезування, а й для широкого спектру біомедичних застосувань, що взаємодіють із нервовою системою».
Ця робота, проведена в Університеті Коч, ще раз підкреслює міждисциплінарний дослідницький підхід університету та його відданість науковим інноваціям, які значно впливають на науку, а також прокладає шлях до розробки більш безпечних та ефективних методів лікування людей з порушеннями зору в майбутньому.
Джерело: Університет Коч