Углеродные нанотрубки возвращают светочувствительность слепой сетчатке
Свет, попадающий на сетчатку в задней части глаза, — это первый ключевой этап процесса зрения. Однако при дегенерации фоторецепторов сетчатки, как при макулодистрофии, она перестаёт реагировать на свет, и человек теряет зрение частично или полностью. Если же с помощью оптоэлектронного имплантата сетчатку снова сделать чувствительной к свету, зрение можно восстановить.
Создание искусственной сетчатки сталкивается со многими трудностями: имплантаты должны обеспечивать долгосрочную светочувствительность, иметь высокое пространственное разрешение, быть беспроводными и состоять из биосовместимых и механически гибких материалов. Среди кандидатов — проводящие полимеры и плёнки из квантовых точек, каждый со своими преимуществами и недостатками.
Другой подход — оптогенетика, при которой в нейроны сетчатки вводят светочувствительные белки (бактериальные опсины). Но этот метод всё ещё требует электрода для световой стимуляции нейронов.
В новой статье в Nano Letters исследователи из Тель-Авивского университета, Еврейского университета в Иерусалиме и Университета Ньюкасла обнаружили, что плёнка из углеродных нанотрубок и наностержней особенно эффективна для беспроводной фотостимуляции сетчатки.
«Самое важное в нашей работе — демонстрация того, как новые материалы (квантовые стержни в сочетании с углеродными нанотрубками) могут дать новую систему, пригодную для эффективной стимуляции нейронной системы», — сообщила Phys.org соавтор работы, профессор Тель-Авивского университета Яэль Ханеин.
Исследователи показали, что прикрепление плёнки к сетчатке цыплёнка на 14-й день развития (когда сетчатка ещё не светочувствительна и полностью слепа) вызывает в ней фотоиндуцированный ток — нейронный сигнал, который затем может быть интерпретирован мозгом.
В новой структуре наностержни распределены в объёмной пористой матрице из углеродных нанотрубок, а полученная плёнка наносится на гибкую подложку для имплантации. Такая 3D-структура обеспечивает несколько преимуществ: высокое поглощение света, прочное связывание с нейронами и эффективный перенос заряда. В отличие от других кандидатов, например кремния, который жёсткий, непрозрачный и требует внешнего источника питания, новый материал лишён этих проблем.
Благодаря этим преимуществам новая плёнка выглядит очень перспективной для будущих искусственных сетчаток. Исследователи также ожидают, что её можно будет улучшить в ходе дальнейших работ.
«Сейчас мы изучаем новые имплантаты in vivo, пытаясь продемонстрировать их работу при долгосрочной имплантации, — сказала Ханеин. — Мы объединились с хирургом-ретинологом, чтобы разработать процедуры имплантации и тестирования, совместимые с обычной хирургической практикой, для будущих испытаний на людях».