Forskning vid IIT-Istituto Italiano di Tecnologia (Italienska tekniska institutet) har lett till den revolutionerande utvecklingen av en konstgjord flytande retinalprotes för att motverka effekterna av sjukdomar som retinitis pigmentosa och åldersrelaterad makuladegeneration som orsakar den progressiva degenereringen av fotoreceptorer av näthinnan, resulterar i blindhet. Studien har publicerats i Naturens nanoteknik .

Studien representerar den senaste tekniken inom retinalprotetik och är en utveckling av den plana artificiella retinalmodellen utvecklad av samma team 2017 och baserad på organiska halvledarmaterial ( Naturmaterial 2017, 16:681-689).

Den "andra generationens" konstgjorda näthinna är biomimetisk, erbjuder hög rumslig upplösning och består av en vattenhaltig komponent i vilken fotoaktiva polymera nanopartiklar (vars storlek är 350 nanometer, sålunda är ungefär 1/100 av diametern på ett hårstrå) upphängda, och kommer att ersätta skadade fotoreceptorer.

De experimentella resultaten visar att den naturliga ljusstimuleringen av nanopartiklar, faktiskt, orsakar aktivering av retinala neuroner skonade från degeneration, på så sätt efterliknar funktionen av fotoreceptorer hos friska försökspersoner.

Jämfört med andra befintliga metoder, protesens nya flytande natur säkerställer snabb och mindre traumatisk operation som består av mikroinjektioner av nanopartiklar direkt under näthinnan, där de förblir fångade och ersätter de degenererade fotoreceptorerna; denna metod säkerställer också ökad effektivitet.

De insamlade uppgifterna visar också att den innovativa experimentella tekniken representerar ett giltigt alternativ till de metoder som hittills använts för att återställa den fotoreceptiva kapaciteten hos retinala neuroner samtidigt som deras rumsliga upplösning bevaras, lägga en solid grund för framtida kliniska prövningar på människor. Dessutom, utvecklingen av dessa ljuskänsliga nanomaterial öppnar vägen för nya framtida tillämpningar inom neurovetenskap och medicin.

"Våra experimentella resultat belyser den potentiella relevansen av nanomaterial i utvecklingen av andra generationens retinala proteser för att behandla degenerativ retinal blindhet, och representerar ett stort steg framåt, ", kommenterade Fabio Benfenati. "Skapandet av ett flytande artificiellt retinalimplantat har stor potential för att säkerställa brett syn och högupplöst syn. Att innesluta de fotoaktiva polymererna i partiklar som är mindre än fotoreceptorerna ökar den aktiva ytan av interaktion med retinala neuroner, och tillåter att enkelt täcka hela näthinnans yta och att skala fotoaktiveringen på nivån av en enda fotoreceptor."

"I denna forskning har vi tillämpat nanoteknik på medicin, " avslutar Guglielmo Lanzani. "Särskilt i våra labb har vi insett polymernanopartiklar som beter sig som små solceller, baserad på kol och väte, grundläggande komponenter i livets biokemi. När det väl injicerats i näthinnan, dessa nanopartiklar bildar små aggregat vars storlek är jämförbar med neuronernas storlek, som effektivt beter sig som fotoreceptorer."

"Den kirurgiska proceduren för subretinal injektion av fotoaktiva nanopartiklar är minimalt invasiv och potentiellt replikerbar över tid, till skillnad från plana retinala proteser, " tillägger Grazia Pertile, Direktör vid Operating Unit of Ophthalmology vid IRCCS Ospedale Sacro Cuore Don Calabria. "På samma gång, det upprätthåller fördelarna med polymerproteser, som är naturligt känsliga för ljuset som kommer in i ögat och inte kräver glasögon, kameror eller externa energikällor."

Forskningsstudien bygger på prekliniska modeller och ytterligare experiment kommer att vara grundläggande för att göra tekniken till en klinisk behandling för sjukdomar som retinitis pigmentosa och åldersrelaterad makuladegeneration.