Сверхтонкая нанотехнология позволяет делать беспроводную стимуляцию дегенерацию сетчатки

Международная исследовательская группа под руководством профессора Седата Низамоглу с кафедры электротехники и электроники Университета Коч разработала безопасную беспроводную технологию стимуляции нового поколения для лечения дегенеративных заболеваний сетчатки, приводящих к потере зрения. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances, одном из самых престижных научных журналов мира.

Дегенеративные заболевания сетчатки поражают миллионы людей во всем мире, и в настоящее время не существует методов лечения, позволяющих полностью излечить заболевание. Однако существующие имплантаты сетчатки сталкиваются со значительными клиническими ограничениями из-за их громоздких конструкций, сложных электронных компонентов или необходимости использования высокоинтенсивного видимого света. Для преодоления этих проблем исследователи из Университета Коч поставили перед собой задачу разработать сверхтонкую биосовместимую систему, способную напрямую преобразовывать свет в биологические электрические сигналы.

Для достижения этой цели команда разработала фотоэлектрическую наноструктуру, сочетающую массивы нанопроволок оксида цинка с нанокристаллами сульфида серебра-висмута. Эта структура позволяет преобразовывать ближний инфракрасный свет, который проникает в ткани глубже и безопаснее, чем видимый свет, в точно контролируемую электрическую стимуляцию без повреждения тканей глаза. Важно отметить, что этот процесс работает при низкой интенсивности света, которая остается значительно ниже установленных пределов безопасности для глаз, и осуществляется с использованием полностью беспроводной, сверхтонкой архитектуры.

Работоспособность системы оценивалась с использованием моделей сетчатки крыс с потерей зрения. Эксперименты продемонстрировали сильные, воспроизводимые и точные во времени реакции нейронов сетчатки. Кроме того, всесторонний анализ жизнеспособности клеток, биосовместимости и долговременной стабильности показал, что структура не вызывает клеточного стресса или токсичности и подходит для длительного использования. Незначительное повышение температуры, наблюдаемое во время работы, дополнительно подчеркивает преимущества данного подхода с точки зрения безопасности.

Отличительной чертой этой технологии от существующих имплантатов сетчатки является ее сверхтонкий активный слой, использование более безопасного ближнего инфракрасного света вместо видимого света и полностью беспроводная конструкция, исключающая необходимость во внешних кабелях или электронных компонентах. Эти особенности делают платформу перспективным кандидатом не только для визуальных протезов, но и для более широкого спектра нейромодуляционных применений, направленных на электрически возбудимые ткани, такие как мозг, сердце и мышцы.

Комментируя исследование, профессор Седат Низамоглу сказал: «Это исследование демонстрирует, что нанотехнологический подход к имплантации сетчатки потенциально может восстановить зрение в будущем у людей, потерявших зрительную функцию из-за макулярной дегенерации и пигментного ретинита. Неорганические нанокристаллы, получившие Нобелевскую премию по химии 2023 года, являются весьма перспективными для технологии протезирования сетчатки при использовании функционально оптимизированных наноархитектур. Работая с ближним инфракрасным светом, эта наноразмерная система предлагает значительную альтернативу существующим подходам с точки зрения производительности. Наши результаты открывают новые возможности не только для визуального протезирования, но и для широкого спектра биомедицинских применений, взаимодействующих с нервной системой ».

Эта работа, проведенная в Университете Коч, еще раз подчеркивает междисциплинарный исследовательский подход университета и его приверженность научным инновациям, оказывающим значительное влияние на науку, а также прокладывает путь к разработке более безопасных и эффективных методов лечения людей с нарушениями зрения в будущем.

Источник: Университет Коч