В Италии создается недорогая модель искусственной сетчатки, способная различать цвета
Одной из основных причин частичной или полной потери зрения являются пигментный ретинит и возрастная макулярная дегенерация. Это заболевания, связанные с ухудшением качества клеток-фоторецепторов сетчатки. В человеческом глазу сетчатка содержит несколько слоев клеток, включая фоторецепторы - палочки и колбочки, которые преобразуют свет в электрические сигналы и отвечают за ночное и цветное зрение соответственно. С развитием биомедицинской инженерии в последние десятилетия наблюдается прогресс в разработке протезов сетчатки, предназначенных для частичного восстановления зрения. Однако существующие протезы на основе обычных жестких материалов обладают низкой гибкостью и биосовместимостью.
В последние годы доказано, что светочувствительные органические электронные материалы являются очень перспективным инструментом для передачи световых стимулов нефункционирующей сетчатке. Материалы механически гибкие, поэтому они применимы к гибким и конформным подложкам и могут быть нанесены с помощью чернил.
До сих пор в исследованиях спектральная чувствительность рассматривалась индивидуально для одного полимерного полупроводника в искусственной сетчатке. Однако, для того чтобы рассмотреть цветовосприятие, необходимо анализировать работу нескольких различных имитирующих фоторецепторы полимеров, фоточувствительных к различным частям видимого спектра (цветовая чувствительность).
Именно такое исследование провела многопрофильная международная группа ученых из нескольких научно-исследовательских институтов, которая опубликовала результаты своего проекта в статье в журнале Scientific Reports.
В состав группы входят ученые из Римского университета Тор Вергата (Италия), университета Суррея (Великобритания), института Struttura della Materia (Италия), компании Cicci Research srl. (Италия) и EMBL (Европейская лаборатория молекулярной биологии, эпигенетики и нейробиологии, Италия).
Они изготовили макет, имитирующий анатомическую схему сетчатки глаза, на который с помощью струйного принтера были нанесены три типа полимерных полупроводников в виде точек, кривые спектральной абсорбции которых эмулируют кривые спектральной абсорбции фоторецепторов-палочек, а также колбочек, обеспечивающие цветовую чувствительность.
Команда при этом убедилась, что процесс фототрансдукции от искусственной сетчатки к биологическому раствору электролита, имитирующему внеклеточные жидкости, обнаруженные в наших тканях, вырабатывал электрические сигналы, совместимые с сигналами, обнаруженными в сетчатке. При этом ученые для фиксации сигналов использовали новое, похожее на сэндвич оптоэлектронное устройство. Био-гибридное устройство, которое сочетает в себе методы, используемые в электрофизиологии, органической фотовольтаике и сенсибилизированных красителем солнечных батареях, обладает некоторыми преимуществами по сравнению с традиционными электрофизиологическими системами. Оно компактно, удобно в обращении, мобильно, с контролируемыми размерами и требует небольшого количества био-электролита, что позволяет использовать инструменты, как правило, уже присутствующих в лабораториях. Использование трехцветной пикселизации позволило разрешать входящий свет как в спектральном, так и в пространственном разрешении. Была также продемонстрирована биосовместимость каждого типа светочувствительных полимеров.
Количество пикселей модели искусственной сетчатки глаза с четкими спектрами поглощения, имитирующими хроматическую чувствительность фоторецепторов в глазу и взаимодействующими с физиологической средой, составило 42100, плотность искусственных фоторецепторов ∼11 000 пикселей/см2 и соответствующее пространственное разрешение - 267 dpi (точек на дюйм), при этом диаметр пикселей 95 микрометров сопоставим с диаметром человеческого волоса.
Будущие исследования должны сравнить и исследовать взаимодействие модели искусственной сетчатки глаза с биологической. Технологии печати позволяют размещать различные материалы в выбранных местах. С развитием технологий более высокого разрешения (т.е. ≤ 10 микрометров, что является диаметром фоторецепторов сетчатки человека), можно было бы подумать о том, чтобы сначала изобразить отдельную сетчатку, а затем распечатать пиксели, чтобы пространственно воспроизвести их расположение.
Хотите больше новостей? Подпишитесь на наши новости на Facebook и Вконтакте.
Источник: Medical Xpress