Электронная сетчатка в россии

Ученые разработали имплантат сетчатки глаза, с помощью которого им уже удалось вернуть зрение крысам. Изобретатели планируют перейти к испытаниям на людях уже в этом году.

Имплантат, который преобразует свет в электрические сигналы, стимулирующие нейроны сетчатки, даст надежду миллионам людей, страдающих от дегенерации сетчатки, включая пигментный ретинит, при котором нарушается работа фоторецепторов, что приводит к слепоте.

Сетчатка — это внутренняя оболочка глаза. В ней содержатся миллионы фоторецепторов, необходимых для зрения. Однако мутация даже в одном из 240 связанных с формированием сетчатки генов может привести к дегенерации сетчатки, при которой светочувствительные клетки отмирают, а нейроны сетчатки при этом продолжают функционировать.

Команда специалистов из Итальянского института технологий смогла разработать протез сетчатки, который берет на себя ее функции.

Имплантат состоит из тонкого слоя электропроводящего полимера, расположенного на основанном на шелке субстрате, и внешнего покрытия из полупроводящего полимера. О результатах работы ученые рассказали в журнале Nature Materials.

Полупроводящий полимер действует как фотоэлектрический материал, поглощая фотоны, когда свет попадает на хрусталик — биологическую линзу, преломляющую свет. Когда это происходит, электричество стимулирует нейроны сетчатки, заполняя пространство между поврежденными фоторецепторами.

Чтобы проверить новинку, ученые имплантировали искусственную сетчатку крысам из специально выведенной линии с дегенерацией сетчатки. Спустя 30 дней после операции исследователи протестировали их восприимчивость к свету по сравнению со здоровыми крысами и крысами той же генетической линии, не получивших лечения.

В норме при попадании в глаза яркого света зрачок сужается, в темноте — расширяется. Это называется зрачковым рефлексом. При яркости света в один люкс — чуть ярче, чем при полнолунии — у крыс с искусственной сетчаткой не было выявлено значимых отличий от больных. А вот при 4–5 лк — примерно как во время сумерек — зрачки крыс с имплантатом реагировали почти так же, как зрачки здоровых мышей.

Имплантат эффективно работал и спустя 10 месяцев после операции, хотя у всех трех групп крыс зрение несколько ухудшилось из-за возрастных изменений.

Также с помощью позитронно-эмиссионной томографии ученые проверили активность мозга крыс во время тестов на чувствительность к свету и обнаружили рост активности в зрительной коре, отвечающей за обработку визуальной информации.

Основываясь на полученных результатах, команда заключила, что имплантат напрямую активирует «остаточные нейронные схемы в дегенеративной сетчатке». Необходимы дальнейшие исследования, чтобы подробно описать этот процесс с точки зрения биологии.

«Детализированный принцип работы протеза остается неопределенным», — отмечают они в статье. Кроме того, неизвестно, будут ли такие имплантаты так же эффективны для людей. Но команда полна оптимизма и рассчитывает проверить это уже в ближайшее время.

«Мы надеемся воспроизвести на людях такие же прекрасные результаты, какие получили при эксперименте с животными, — говорит одна из исследователей, офтальмолог Грация Пертиле.

— Мы планируем первые тесты на людях во второй половине этого года, а к 2018-му получим предварительные результаты. Использование этого имплантата может стать поворотной точкой в лечении тяжелых заболеваний сетчатки».

Другой перспективный метод лечения таких болезней — редактирование генома с помощью технологии CRISPR. Это удалось сделать в прошлом году группе офтальмологов из США. Они использовали клетки кожи пациента с пигментным ретинитом, чтобы вырастить стволовые клетки, которые тоже несли в себе приводящую к слепоте мутацию. CRISPR позволила успешно «отремонтировать» дефектный ген. На момент проведения исследования эксперименты на людях были запрещены, но, как утверждают сами исследователи, трансплантация здоровых клеток могла бы восстановить утраченное зрение.

В отличие от традиционной пересадки органов такой подход не вызовет отторжения иммунной системой.

А пересадка глаза полностью не осуществляется вообще из-за его высокой степени антигенности и сложной сосудистой системы. Успешны могут быть лишь операции по пересадке части глаза, например роговицы.

А в Австралии в то же время ученые были готовы к испытаниям бионического глаза. Глаз Phoenix99 был разработан инженерами из Университета Нового Южного Уэльса. Его создание началось еще в 1997 году с целью помочь людям с пигментным ретинитом и макулодистрофией — патологическим изменением сосудов глаза, характерным для пожилых людей.

Прототип глаза представлял собой массив из 24 электродов, подсоединенных к внешнему устройству и позволяющих пациенту видеть фосфены — светящиеся точки и фигуры, возникающие без воздействия света, например при надавливании на глаз или электрическом возбуждении сетчатки.

С помощью специальных камер было также можно определять расстояние: чем ярче были фосфены, тем ближе находился объект.

Последняя модель Phoenix99 имплантируется полностью и показывает значительно лучшие результаты, чем предыдущие. К 2018 году исследователи планируют вживить бионические глаза по меньшей мере десяти пациентам. Операция занимает два-три часа, и единственное, что указывает на неестественную природу новых глаз, — небольшой диск за ухом, который питает устройство и передает на него данные.

МОСКВА, 13 мая — РИА Новости. Американские биотехнологи создали прототип искусственной сетчатки глаза, который не требует системы питания, и работает на энергии инфракрасного излучения, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.

На сегодняшний день ученые во всем мире разрабатывают несколько видов имплантатов, в теории способных вернуть зрение, утерянное в результате дегенеративных болезней или происшествий. В одних случаях биологи экспериментируют со стволовыми клетками или отдельными клетками сетчатки, в других — физики и биотехнологи пытаются приспособить различные электронные приборы к работе с мозгом человека и животных. Но до сих пор ни в одном исследовании не было достигнуто существенных успехов.

Кибер-глаз

Группа ученых под руководством Джеймса Лаудина (James Loudin) из Стэнфордского университета (США) разработала новый тип электронной сетчатки глаза, пригодной для получения изображения высокой четкости и не требующей внешнего источника питания — основного препятствия на пути развития подобных технологий.

«Наше изобретение работает примерно так же, как солнечные батареи на крыше дома, преобразуя свет в электрические импульсы. Однако в нашем случае электричество питает не «холодильник», а направляется в сетчатку в качестве сигнала», — пояснил один из участников группы Дэниел Паланкер (Daniel Palanker).

Искусственная сетчатка глаза Лаудина и его коллег представляет собой набор из множества микроскопических единичных кремниевых пластинок, объединяющих в себе светочувствительный элемент, генератор электричества, а также некоторые другие элементы. Для работы этой сетчатки необходимы специальные очки со встроенной видеокамерой и карманный компьютер, обрабатывающий изображение.

Данное устройство работает следующим образом: камера в очках непрерывно преобразует свет в порции электронных импульсов. Каждый «кадр» обрабатывается на компьютере, делится на две половинки — для правого и левого глаза и передается в инфракрасные излучатели на обратной стороне линз очков. Очки испускают короткие импульсы инфракрасного излучения, которое активирует фотодатчики на сетчатке глаза и заставляет их передавать электрические импульсы, кодирующие картинку, в оптические нейроны.

«Современные имплантаты очень громоздкие, и операции по вставке всех необходимых компонентов в глаз невероятно сложны. В нашем случае хирург должен сделать лишь один небольшой надрез на сетчатке и погрузить под нее фоточувствительный компонент устройства», — продолжил Паланкер.

Инфракрасное прозрение

По словам ученых, использование инфракрасного света для передачи информации обладает двумя ключевыми преимуществами. Во-первых, он позволяет наращивать мощность импульса до очень высоких значений, не вызывая боль в живых клетках сетчатки, так как светочувствительные клетки не реагируют на инфракрасное излучение. Во-вторых, высокая мощность излучения улучшает четкость изображения в тех случаях, когда нейроны под сетчаткой сильно повреждены или слабо реагируют на электрические импульсы.

Ученые проверили работу своего изобретения на сетчатках глаза и нервной ткани, взятых у зрячих и у слепых крыс. В этом эксперименте они прикрепляли фотоэлементы к небольшим кусочкам сетчатки, подключали электроды к прилегающим к ней нейронам и следили, начинают ли они испускать импульсы при облучении видимым и инфракрасным светом.

Как утверждают Лаудин и его коллеги, проверка электронной сетчатки завершилась удачно — нейроны, подключенные к кусочкам сетчатки и зрячих, и слепых крыс, реагировали на облучение фотоэлементов инфракрасным излучением.

В дальнейшем, исследователи планируют продолжить опыты на живых грызунах, а в перспективе они попытаются вернуть зрение нескольким добровольцам после получения соответствующих разрешений и увеличения финансирования.

• Главная
• Статьи
• Науки о жизни
• Другие науки о жизни
• Новая искусственная сетчатка в 5 раз лучше существующих

28
Апреля
2015

назад

Читать также:

06
Апреля
2015

20
Июня
2013

22
Февраля
2013

18
Февраля
2013

14
Мая
2012