Золотые глаза: как наночастицы золота могут помочь восстановить зрение

Исследование Университета Брауна показывает, что наночастицы золота — микроскопические фрагменты в тысячи раз тоньше человеческого волоса — могут в будущем использоваться для восстановления зрения у людей с макулодистрофией и другими заболеваниями сетчатки.

В работе, опубликованной в журнале ACS Nano, команда продемонстрировала, что наночастицы, введенные в сетчатку, могут успешно стимулировать зрительную систему и восстанавливать зрение у мышей с патологиями сетчатки. Результаты указывают на потенциально новый тип зрительного протеза, где наночастицы используются в комбинации с лазерным устройством, встроенным в очки.

Это новый тип ретинального протеза, который может восстановить зрение, утраченное из-за дегенерации сетчатки, без сложной хирургии или генетической модификации. Методика может изменить подходы к лечению дегенеративных заболеваний сетчатки.

Как это работает

Заболевания, такие как макулодистрофия и пигментный ретинит, повреждают фоторецепторы — светочувствительные клетки («палочки» и «колбочки»). Новый подход использует наночастицы, вводимые непосредственно в сетчатку, чтобы обойти поврежденные фоторецепторы. При фокусировке инфракрасного света на частицы они генерируют небольшое количество тепла, которое активирует биполярные и ганглиозные клетки — следующие в зрительной цепи. Поскольку эти клетки часто остаются intact при дегенеративных заболеваниях, стратегия имеет потенциал восстановить утраченное зрение.

Экспериментальные результаты

В новом исследовании команда протестировала подход на мышиных сетчатках и живых мышах с патологиями. После инъекции раствора с наночастицами исследователи использовали структурированный ближний инфракрасный лазер, чтобы проецировать изображения на сетчатку. С помощью кальциевых сигналов они подтвердили, что наночастицы возбуждают биполярные и ганглиозные клетки в соответствии с проецируемыми формами.

Эксперименты показали отсутствие detectable побочных эффектов: ни раствор наночастиц, ни лазерная стимуляция не вызвали воспаления или токсичности по метаболическим маркерам. Стимуляция наночастиц лазером вызывала повышенную активность в зрительной коре мышей — признак передачи и обработки ранее отсутствующих зрительных сигналов мозгом. Это указывает на частичное восстановление зрения.

Потенциал для человека

Для применения у людей исследователи представляют систему, сочетающую наночастицы с лазерной системой в очках. Камеры в очках будут собирать данные об окружающем мире и использовать их для управления паттернированным инфракрасным лазером. Лазерные импульсы будут стимулировать наночастицы в сетчатке, позволяя человеку видеть.

Этот подход схож с одобренной несколько лет назад FDA системой, которая сочетает камеру с хирургически имплантированным в глаз электродным массивом. Однако наночастичный метод имеет ключевые преимущества:

• Меньшая инвазивность: интравитреальная инъекция — одна из простейших процедур в офтальмологии.
• Более высокое разрешение: разрешение старого метода ограничено размером электродного массива (~60 квадратных пикселей). Раствор наночастиц покрывает всю сетчатку, потенциально обеспечивая полное поле зрения.
• Совместимость с остаточным зрением: наночастицы реагируют на ближний инфракрасный свет, а не на видимый, поэтому система не мешает остаточному зрению пациента.

Дальнейшие шаги

Для перехода в клиническую практику требуется дополнительная работа, но ранние результаты обнадеживают. Наночастицы остаются в сетчатке месяцами без значительной токсичности и успешно стимулируют зрительную систему.