Имплантат сетчатки, изготовленный из нанопроволок теллура, помог частично восстановить зрение у лабораторных мышей, имевших модель слепоты. Этот протез также позволил животным видеть свет в ближнем инфракрасном спектре, что открывает возможности для повышения качества зрения при слабом освещении.
Повреждение сетчатки, приводящее к потере зрения, например при макулярной дегенерации, остается серьезной проблемой в офтальмологии. Несмотря на то, что некоторые виды слепоты, например вызванные катарактой, поддаются успешному лечению, восстановление функций поврежденной сетчатки представляет собой сложную задачу.
При разработке сетчаточных протезов существующие методы нередко сталкиваются с трудностями: они нуждаются во внешних источниках энергии, могут быть слишком большими или обладать недостаточной биосовместимостью. Разработка безопасного и простого в имплантации протеза сетчатки, способного воспринимать как видимый, так и инфракрасный свет, позволила бы не только вернуть утраченное зрение, но и расширить естественные зрительные функции.
Китайские ученые создали сетчатый нанопротез. О результатах исследования опубликованы в журнале Science. Нанопроволоки из теллура были синтезированы учеными, после чего они были переплетены в тонкую сетку для создания протеза.
Выбор теллура обусловлен его специфическими свойствами. Этот полупроводник способен преобразовывать световую энергию непосредственно в электрические сигналы при воздействии света, без необходимости использования внешнего источника питания. Сгенерированный нанопроволоками электрический ток затем передается на зрительный нерв, откуда сигналы поступают в мозг для обработки. Благодаря этому свойству теллуровые нанопроволоки представляют собой многообещающий материал для разработки автономных имплантатов.
На мышах, у которых искусственно вызывали слепоту, проводились испытания новой технологии. В субретинальное пространство глаза имплантировали нанопротезы, которые заменяли поврежденные фоторецепторы. Для оценки эффективности имплантатов исследователи фиксировали электрическую активность зрительных нервов и зрительной коры головного мозга. Полученные данные показали наличие активности, которая не наблюдалась у контрольной группы мышей, которым имплантат не устанавливался.
У мышей с протезом были восстановлены зрачковые рефлексы на свет, и зафиксирована активация нейронов. Имплантированные животные также смогли поворачиваться к источнику светодиодного света и демонстрировали реакцию на зрительные образы в ходе поведенческих тестов, например, при обучении с водным вознаграждением, основанном на визуальных сигналах.
Животные демонстрировали реакцию на свет, чья интенсивность была почти в 80 раз меньше того порога, который способен зафиксировать человеческий глаз. Благодаря протезу животные получили возможность воспринимать свет в ближнем инфракрасном спектре. В перспективе это качество может способствовать созданию устройств с повышенным контрастом и улучшенным зрением в условиях низкой освещенности.
Для оценки биосовместимости и эффективности разработанного нанопротеза были проведены исследования на маках-крабоедах Macaca fascicularis. Имплантат обеспечивал плотное прилегание к сетчатке в субретинальном пространстве и вызывал стабильные реакции сетчатки на видимый и инфракрасный свет. Зрение у приматов при этом сохранилось в норме.
Сетчатый нанопротез, созданный на основе теллуровых нанопроволок, показал многообессующие результаты в восстановлении зрения. Эти нанопровода способны преобразовывать свет в фотоэлектрические сигналы без необходимости использования внешнего источника питания, охватывая диапазон от видимого света до инфракрасного излучения.
Благодаря успешным испытаниям на животных появилась возможность проведения клинических испытаний на людях. Результаты показывают, что разработка способна не только вернуть зрение у людей с нарушениями зрения, но и расширить его до инфракрасной области спектра. Это более безопасное, эффективное и универсальное решение по сравнению с применяемыми в настоящее время технологиями.