Search

Stvaranje umjetne ljudske mrežnice

Stvaranje umjetne ljudske mrežnice - kao rezultat 72 dana eksperimenta za stvaranje reprogramiranih iPS stanica (vidi sliku 1., sl. F), gdje su slojevi fotoreceptora (crveni), neuroni (plavi) i ganglijske stanice (zeleni) slični onima koji se formiraju u sadašnjoj mrežnici u procesu njezina razvoja. [3]

[uredi] Uvod

Istraživači iz američke tvrtke Cellular Dynamics International i Sveučilišta Wisconsin razvili su relativno zrelu retinu, koristeći limfocite (ili cirkulirajuće matične stanice krvi) i stanice kože preuzete iz ljudskog donora kao početni materijal. Ova biomedicinska tehnologija ima velike izglede, jer eliminira problem nespojivosti tkiva u transplantaciji donatorskog materijala primatelju. U budućnosti, pacijent iz vlastitih stanica će rasti dio oka, što u teoriji može zamijeniti oštećenu. Zapravo, transplantacija će se svesti na autotransplantaciju. U početku su dobivene stanice u laboratorijskim uvjetima reprogramirane, transformirane u tzv. Inducirane pluripotentne matične stanice (iPScells), a zatim, pod utjecajem faktora diferencijacije u iPS stanicama, lansiran je genetski program za razvoj receptorskog aparata oka i formirana je organotipska struktura - nekoliko slojeva mrežnice. U vanjskom sloju, stanice se pretvaraju u fotoreceptore, u prosjeku i unutarnje, u neurone mrežnice i ganglijske stanice. Važno je otkriće bila sposobnost ove različite vrste matičnih stanica u znanstveno kontroliranim uvjetima ne samo za podjelu i povećanje njihovog broja, već i za ulazak u učinkovite interakcije, a novoformirani neuroni mogli su rasti aksone, dendrite i oblikovati sinapse, kroz koje stanice mogu započeti proces razmjene informacija. [4]

Sadržaj

[uredi] Povijest

Fred Gage (Fred Gage), voditelj laboratorija za genetiku Instituta Salk, otkrio je da ako se matične stanice uklone iz eksperimentalnog mozga štakora i transplantiraju u normalno zdravo oko, ništa im se neće dogoditi. Ali, ako je komad moždanog tkiva koji sadrži matične stanice transplantiran u oštećenu mrežnicu štakora, tada se mijenja sudbina transplantiranih stanica. Gage je sugerirao da transplantirane moždane matične stanice počinju da se pretvaraju u neurone retine, a ti neuroni aktivno oslobađaju procese - aksone koji rastu u optički živac i počinju prenositi vizualni signal do mozga. Moguće je da, ako je mrežnica oštećena, nastaju neke biološki aktivne tvari (moguće faktori rasta) koji stimuliraju neurogenezu mrežnice. Ipak, točan mehanizam otkrivenog fenomena koji Gage nije mogao objasniti.

Dr. G. Lopashev, embriolog, doktor bioloških znanosti, profesor na Institutu za biologiju gena Ruske akademije znanosti, bio je u stanju objasniti kako se mrežnica obnavlja pod sličnim eksperimentalnim uvjetima 50 godina prije istraživanja Freda Gagea na drugom sličnom eksperimentalnom modelu.

Kod odraslih žaba je poznato da mrežnica nakon bilo kakvog značajnog oštećenja ne može sama regenerirati stanice. Pigmentni epitel oka nije sposoban za proliferaciju (rast tkiva tijela umnožavanjem stanica dijeljenjem), a bez mrežnice taj epitel ne može sudjelovati u njegovoj restauraciji. Međutim, ako se u eksperimentu ukloni mrežnica i pigmentni epitel ostane netaknut, zatim nakon alogenične transplantacije (opisi transplantata dobivenog od davatelja iste vrste kao i primatelja) do mjesta defekta očnog tkiva malog dijela mrežnice prikupljenog iz punoglavca, pigmentni epitel se aktivira, dediferencira i transformira u novu mrežnicu, koja potpuno obnavlja vizualnu funkciju oka. Istodobno, transplantirano strano živčano tkivo samo nije uključeno u regeneraciju i tijelo ga uklanja (rastavlja) iz oka. Ovaj primjer regeneracije je poseban slučaj metode regeneracije koju je ruski profesor L. V. Polezhaev otvorio indukcijom.

[uredi] Poznati redatelj specijalista za razvoj mrežnice David Gamm

David Gamm, direktor Instituta za istraživanje očiju na Sveučilištu Wisconsin, oftalmolog, svjetski poznati stručnjak za uzgoj mrežnice iz ljudskih matičnih stanica, vjeruje da unatoč ogromnim tehničkim poteškoćama u uvođenju takve biološke mrežnice u oči i još uvijek nejasnim izgledima za rast stanica mrežnice u mozgu za prijenos vizualnog signala, kao i vrlo mogućnost uzgoja mrežnice iz krvnih stanica pacijenta u laboratoriju, ulijevši ne mali optimizam. Tehnologija stvaranja umjetne ljudske mrežnice privlači komparativnom jednostavnošću dobivanja početnog staničnog materijala i apsolutne histološke kompatibilnosti. Međutim, zamjena mrežnice gotovo u potpunosti vraća vid osobe. [5]

Stvorio je umjetnu mrežnicu mekih biomaterijala

Znanstvenici sa Sveučilišta u Oxfordu stvorili su prvu mrežnicu na svijetu koja se sastoji od mekih biomaterijala dobivenih u laboratoriju. Prije su se u tu svrhu koristile samo tvrde i krute komponente.

Umjetna mrežnica, koju su razvili znanstvenici, sastoji se od kapljica hidrogela i proteina stanične membrane. Reagirajući na svjetlo, ovi proteini djeluju na isti način kao pikseli u komori, a kroz umjetni materijal iz hidrogela, oni stimuliraju neurone na stražnjem dijelu očne jabučice. U ovoj fazi razvoja umjetna mrežnica daje crno-bijelu sliku, piše Science Daily.

Za razliku od drugih postojećih očnih implantata, nova umjetna mrežnica sastoji se od prirodnih, biorazgradivih materijala koje ljudsko tijelo ne doživljava kao strano. Stoga je manje invazivna, a rizik od odbacivanja nakon transplantacije je minimalan, kaže glavni autor Vanessa Restrepo-Schild.

Američki znanstvenici izvijestili su o napretku u stvaranju vodikovog goriva

„Ljudsko oko je nevjerojatno osjetljivo, tako da bilo koja strana tijela, kao što su metalni implantati, mogu biti destruktivna za njega i dovesti do upale i / ili odbacivanja. No, mekani umjetni implantat na bazi vode i biomaterijala mnogo je prijateljskiji prema oku, ”rekao je Restrepo-Schild.

Do sada su znanstvenici razvili mrežnicu koja je testirana samo u laboratorijskim uvjetima. Sljedeći korak istraživači će proučavati sposobnost materijala da prepozna boje, kao i eksperimente na transplantaciji životinja, a zatim i ljudi.

Prvi let bio je električni zrakoplov vertikalnog uzlijetanja i slijetanja

U ožujku je skupina japanskih znanstvenika provela prvu transplantaciju mrežnice u svijetu koja je uzgojena pomoću matičnih iPS stanica dobivenih od donora. Znanstvenici su uveli čovjeka koji boluje od makularne degeneracije, 250.000 stanica mrežnice - to će pomoći zaustaviti degenerativni proces, kao i spasiti pacijenta od potrebe da se stalno uzimaju lijekovi.

Umjetna mrežnjača Wikipedia

Mrežnica je najvažniji dio oka. Sastoji se od milijuna fotosenzitivnih fotoreceptora koji su odgovorni za viziju boje i sumraka. Oštećenje fotoreceptora - štapova i čunjeva - kao posljedica različitih bolesti dovodi do postupnog pogoršanja vida i njegovog potpunog gubitka.

Vrlo često, bolesti (uključujući i retinalnu distrofiju) dovode do uništenja samo fotoreceptora, bez utjecaja na neurone mrežnice. Istraživači su se već pokušali nositi s takvom sljepoćom, koristeći, na primjer, bioničko oko. U mrežnicu pacijenata ugrađen je poseban mikročip opremljen elektrodama. Pacijenti su zamoljeni da koriste naočale s videokamerom, signal iz kojeg se najprije prenosi na čip, a zatim na mozak.

Znanstvenici s talijanskog instituta za tehnologiju (Talijanski institut za tehnologiju) predložili su potpuno drugačiji pristup, stvarajući umjetnu mrežnicu koja se može ugraditi u oči pacijenta. "Proteza retine" sastoji se od nekoliko slojeva: vodljivi polimerni materijal, supstrat na bazi svile i poluvodički sloj. Upravo on hvata fotone koji ulaze kroz zjenicu - to dovodi do elektrostimulacije neurona mrežnice i daljnjeg prijenosa signala u mozak.

Istraživači su već testirali svoj izum kod štakora koji su patili od degeneracije mrežnice. Mjesec dana nakon operacije implantata znanstvenici su procijenili refleks zjenice kod životinja s umjetnom mrežnicom, životinjama koje nisu liječene i zdravim štakorima.

Odgovor na nisku rasvjetu (1 luks), usporedivu s osvjetljenjem tijekom punog mjeseca, kod štakora s degeneracijom mrežnice i onima koji imaju implantat, praktički se nije razlikovao. Međutim, operirane životinje reagirale su na svjetliju svjetlost gotovo jednako dobro kao i zdrave.

Nakon 6 i 10 mjeseci nakon operacije, testiranje je ponovljeno - vid svih životinja se pogoršao kako su štakori stariji, ali je učinak instalacije umjetne mrežnice i dalje ostao. Autori su također pokazali da je pod djelovanjem svjetla aktiviran primarni vizualni korteks, odnosno područje mozga koje je odgovorno za obradu vizualnih informacija.

Istraživači prepoznaju da još uvijek ne razumiju kako djeluje umjetna mrežnica - to tek treba vidjeti. Također je nejasno hoće li nova proteza pomoći ljudima - ne uvijek se rezultati dobiveni na životinjama mogu ponoviti na pacijentima. Međutim, Grazia Pertile (Grazia Pertile), jedan od članova istraživačke skupine, objašnjava da se mrežnjača može početi testirati na ljudima u drugoj polovici ove godine, 2017., a prvi rezultati ovih testova bit će dobiveni početkom 2018. godine.

Umjetna mrežnjača Wikipedia

Retina latinske retine je jedna od membrana očne jabučice. Mrežnica sadrži štapove i kupe (fotoreceptore), bipolarne, horizontalne, amakrine, kao i ganglijske stanice oka. Mrežnica je periferna karika vizualnog analizatora i osigurava percepciju i transformaciju svjetla u živčane impulse. Kod mnogih bolesti može doći do nepovratnih promjena u mrežnici, pa je stoga problem stvaranja umjetne mrežnice iznimno važan u medicini. U dijagnozi patologije mrežnice mogu pomoći: optička koherentna tomografija mrežnice, retinografija, magnetska rezonancija, evocirani potencijali.

Italija. Istraživači iz grada Genove (Talijanski tehnološki institut), na čelu s profesorom Fabiom Benfenatijem, stvorili su umjetnu mrežnicu od organskih materijala, biopolimera. Ovaj model radi na principu fotoćelije, pretvarajući svjetlosne elektromagnetske valove u električnu struju. Implantati ove konstrukcije već se izvode u oku štakora, umjesto vlastite mrežnice.

Japan. U gradu Kyotu, poznati koncern Seiko-Epson stvara model mrežnice na temelju aluminijske matrice i silikona ugrađenog na njega s slojem fotocelice. Ispitivanja se provode na morskim jeguljama. Dimenzije ovog modela mogu varirati od nekoliko milimetara do centimetra.

Francuska. U Parizu je dr. Jose Sael iz Kens-Ven bolnice proveo prvu operaciju usađivanja umjetne mrežnice na osobu. Komplikacije i nuspojave nisu uočene. Ugrađeni model koji je izradila tvrtka "Second Site", koji se sastojao od 60 fotoreceptora. Slične operacije provedene su iu Švicarskoj.

SAD. Na Sveučilištu Stanford istraživači pod vodstvom Jamesa Loudina razvijaju umjetnu mrežnicu s visokom vizualnom razlučivošću. Ovaj dizajn ne zahtijeva izvor energije, jer radi kao solarna baterija. Osnova je silicij s elementima osjetljivim na svjetlo. Za rad trebamo i posebne naočale i mikroračunalo. Svjetlo koje udara u ugrađene naočale video kamere i pretvara sliku u infracrvene zrake. Radi se o IR zračenju koje aktivira fotosenzitivne elemente matrice.

Komentari profesora RFGimranova.

„Na svijetu ima više od 30 milijuna slijepih osoba, a mnogima od njih može se pomoći ako postoji umjetna mrežnica. Potrebne su i odgovarajuće medicinske operativne i neurofiziološke tehnologije za umetanje implantata i odgovarajuće podešavanje. Više od 20 godina aktiviramo i stimuliramo različite dijelove vizualnog analizatora, uključujući i mrežnicu. Dobri rezultati uočeni su u ranom liječenju bolesnika s parcijalnom atrofijom vidnih živaca, demijelinizirajućim bolestima, ambliopijom. Međutim, ako je pacijentu nedostajalo vrijeme, naše tehnologije su nemoćne i samo umjetna mrežnica može pomoći takvim pacijentima.

Stvorio je prvo svjetsko bioničko oko za slijepe

Ventai Liu, profesor bioinžinjerstva na Sveučilištu Kalifornije u Los Angelesu, koji je posljednja dva desetljeća svog života posvetio istraživanju na ovom području, rekao je da je njegov tim uspio stvoriti "prvo bioničko oko za slijepe".

Uređaj je nazvan Argus II sustav proteze mrežnice. Tim znanstvenika i inženjera nada se da će proteza retine koju su stvorili pomoći starijim osobama koje su izgubile vid zbog promjena koje su povezane sa starenjem ili bolesti koje uništavaju fotosenzitivne receptore mrežnice.

Umjetno oko se temelji na sićušnom, ali vrlo produktivnom čipu koji je razvio profesor Liu, koji se implantira izravno u mrežnicu i preuzima ulogu oštećenih fotoreceptora. Video signali iz minijaturne kamere integrirane u naočale prenose se na mikroračunalo koje korisnik nosi na pojasu. Nakon obrade video signala, mikroračunalo preko modula bežične komunikacije prenosi ih na implantabilni čip u oku, koji nije veći od normalnog nokta. Ovaj čip stimulira živčane završetke mrežnice elektroničkim impulsima koji putuju kroz optički živac do vizualnog područja moždane kore. Nakon toga, mozak ih skuplja u čvrstu sliku.

Pacijenti s Argus II sustavom proteinske retaze mogu vidjeti velika slova koja prepoznaju predmete i njihovo kretanje. Štoviše, oni mogu vidjeti konture i pojedinosti lica drugih ljudi. Rezolucija umjetne mrežnice je samo 60 bodova, tako da je slika daleko od savršene, ali za ljude koji su potpuno slijepi, ovo je nevjerojatan proboj. Na primjer, znanstvenici su naveli čovjeka koji je bio slijep u dobi od 20 godina, a na 70 je bio prvi koji je sudjelovao u kliničkim ispitivanjima Argus II sustava proteze mrežnice.

"Najprije je vidio svjetlo zadnjih 50 godina i rekao da se osjeća dobro kao inženjer,"

- rekao je profesor Ventai Liu.

G. Liu se pridružio projektu razvoja umjetne mrežnice još 1988. kao profesor računalne tehnologije i elektrotehnike na Državnom sveučilištu Sjeverne Karoline. U to vrijeme projekt je vodio oftalmolog i neurokirurg dr. Mark Humayun sa Sveučilišta Duke, koji je trenutno dio Sveučilišta u Kaliforniji. Upravo je on zadužio Ventai Liu da stvori umjetnu mrežnicu.

Trenutno Ventai Liu nastavlja raditi na razvoju ove tehnologije. U bliskoj suradnji s međunarodnom skupinom znanstvenika koju financira Nacionalna zaklada za znanost, profesor Liu i njegov tim diplomiranih inženjera na Fakultetu strojarstva Sveučilišta u Kaliforniji testiraju dva prototipa koji se mogu pohvaliti rezolucijom od 256 i 1026 piksela. Istodobno, tim znanstvenika čini sve kako bi se osiguralo da se veličina umjetne mrežnice na bilo koji način ne poveća. U perspektivi, znanstvenici razmatraju mogućnost stvaranja umjetne mrežnice, koja će pacijentima omogućiti da vide svijet u svim njegovim bojama i da fotoaparat uđu izravno u oči.

Istraživanje Ventai Liu daleko je nadmašilo izvorne zadatke.

"Što više radim, sve više postajem zainteresiran za razumijevanje kako mozak funkcionira."

U svom laboratoriju, Ventai Liu i njegov tim također rade na stvaranju uređaja koji mogu zaustaviti epileptičke napade i pomoći ljudima koji su izgubili sposobnost govora kao rezultat Bellove paralize u obnovi paraliziranih mišića lica.

“Mi smo inženjeri nade. Ne možemo promijeniti neke stvari, ali gotovo svaki neuspjeh u ljudskom tijelu je u našoj moći da ispravimo ili potpuno obnovimo izgubljene funkcije.

Umjetna grafenska mrežnica vraća viziju milijunima

Znanstvenici sa sveučilišta u Teksasu i Seulu razvili su umjetnu mrežnicu izrađenu od grafena i molibdenovog disulfida, koja funkcionira puno bolje od svih postojećih modela.

Objavio / la fshoke na 08/22/2018 14:47 1.2k Pregleda

kredit: Natalia Hutanu / TUM
Znanstvenici ne nazivaju samo grafen "supermaterijal". Unatoč činjenici da se sastoji od samo jednog sloja ugljikovih atoma, to je vrlo snažan, super fleksibilan i ultra lagan materijal koji također provodi struju i biorazgradnju. Nedavno je međunarodni tim istraživača pronašao način da se koristi grafen za stvaranje umjetne mrežnice. Mrežnica je sloj fotosenzitivnih stanica u unutarnjem dijelu oka, odgovoran za pretvaranje slike (elektromagnetsko zračenje vidljivog dijela spektra) u živčane impulse koje mozak može protumačiti. A ako ovaj tanki sloj stanica ne funkcionira, onda osoba jednostavno ne vidi ništa.

Milijuni ljudi diljem svijeta trenutno boluju od bolesti mrežnice koje ih lišavaju vida. Kako bi im pomogli da ponovno vide, znanstvenici su prije nekoliko godina razvili umjetnu mrežnicu. Međutim, sva se postojeća rješenja teško mogu nazvati idealnim, jer su implantati čvrsti i ravni, tako da slika koju proizvode često izgledaju zamagljeno i izobličeno. Iako su implantati prilično krhki, mogu oštetiti i oko oko tkiva.

Stoga, grafen sa svim svojim jedinstvenim svojstvima može biti ključ za stvaranje bolje umjetne mrežnice. Koristeći kombinaciju grafena, molibdenovog disulfida (drugog dvodimenzionalnog materijala), zlata, aluminijevog oksida i silicijevog nitrata, istraživači sa Sveučilišta Texas i Seoul National University stvorili su umjetnu mrežnicu koja funkcionira puno bolje od svih postojećih modela. Na temelju laboratorijskih ispitivanja i pokusa na životinjama, znanstvenici su utvrdili da je njihova umjetna mrežnica grafena biokompatibilna i sposobna oponašati funkcije ljudskog oka. Osim toga, bolje odgovara veličini prirodne mrežnice ljudskog oka.

Nanshu Lu, jedan od istraživača, izjavio je u priopćenju:

“Ovo je prva demonstracija da se višeslojni grafen i molibdenov disulfid mogu koristiti za uspješnu proizvodnju umjetne mrežnice. Iako je naše istraživanje još uvijek u povojima, ovo je vrlo zanimljiva polazna točka za korištenje novih materijala za obnavljanje vizije. "

Znanstvenici su uspješno stvorili umjetnu mrežnicu

Skupina istraživača iz Sjedinjenih Američkih Država uspješno je razvila potpuno funkcionalnu mrežnicu čovjeka, koja ima fotoosjetljivost, epitel i druge slojeve. Glavna sirovina koju znanstvenici koriste u tu svrhu je matična stanica Petrijeve zdjelice.

U okviru izvješća koje su sastavili znanstvenici, opisali su gotovo potpuni proces stvaranja umjetnog organa s idealno preciznom arhitekturom, i što je najvažnije, sposobnost razlikovanja boja i fotoosjetljivosti. Sve informacije o temi u odgovorima na pitanja novinara, znanstvenici su predstavili na jučerašnjoj konferenciji za novinare.

Naravno, u početku je provedeno eksperimentalno istraživanje na eksperimentalnim glodavcima, a ne na ljudima. Iako će se u bliskoj budućnosti, kako su izvijestili znanstvenici, sličan eksperiment provesti i kod ljudi s naknadnim objavljivanjem i predstavljanjem rezultata na konferenciji s novinarima.

Medicina budućnosti

Jednostavno!

navigacija

Zanimljivosti o očima

  • Stvorena je umjetna mrežnica koja može vratiti normalan vid čak i apsolutno slijepim osobama.

Istraživači na Weill Cornell Medical Collegeu mogli su dešifrirati kod neuronske mreže mišića mrežnice. Uslijed toga, uspjeh je okrunjen pokušajem stvaranja umjetnog oka, koje je omogućilo slijepim miševima da obnove vid. Osim toga, šifra mrežnice je već bila hakirana na sličan način, a gotovo je identična ljudskoj mrežnici. Autori otkrića nadaju se da će u bliskoj budućnosti moći razviti i testirati uređaj pomoću kojeg slijepe osobe mogu vratiti vid.

Ovo otkriće omogućit će slijepima da vide ne samo obrise objekata, nego će vratiti apsolutno normalnu viziju s mogućnošću viđenja osobina sugovornika. U ovoj fazi istraživanja, eksperimentalne životinje već mogu razlikovati pokretne objekte.

Sada znanstvenici rade na stvaranju male naprave poput obruča ili naočala, uz pomoć koje će sakupljena svjetlost biti pretvorena u elektronski kôd koji ljudski mozak pretvara u sliku.

Bolesti mrežnice su jedan od najčešćih uzroka sljepoće, ali čak i ako svi fotoreceptori umru, živčani put mrežnice obično ostaje netaknut. Suvremene proteze već koriste tu činjenicu: elektrode koje stimuliraju ganglijske živčane stanice usađuju se u oči slijepog pacijenta. Međutim, ova tehnologija pruža samo nejasnu sliku, u kojoj možete vidjeti samo opće obrise objekata.

Kao alternativni način stimuliranja stanica, znanstvenici također testiraju uporabu fotosenzitivnih proteina. Ovi proteini se unose u mrežnicu uz pomoć genske terapije. Jednom u oku, proteini mogu odmah stimulirati mnoge ganglijske stanice.

U svakom slučaju, da bi se stvorila jasna slika, potrebno je znati šifru mrežnice, skup jednadžbi koje priroda koristi za pretvaranje svjetla u električne impulse koji su razumljivi mozgu. Znanstvenici su to već pokušali pronaći za jednostavne objekte, kao što su, na primjer, geometrijski oblici. Neurologinja dr. Sheila Nirenberg predložila je da se kod treba generalizirati i raditi s obje figure i krajolikom ili ljudskim licima. Dok je radio na kodu, Nirenberg je shvatio da se to može koristiti za protetiku. Kao rezultat toga, proveden je jednostavan eksperiment, tijekom kojeg je mini-projektor kontroliran dekodiranim kodom poslao svjetlosne impulse u fotosenzitivne proteine ​​ugrađene u ganglijske stanice miševa koristeći genske manipulacije.

Pažljivom kontrolom niza eksperimenata pokazalo se da je kvaliteta vida čak iu laboratoriju skupljenom u žurbi, proteza praktički podudara s onom normalnog zdravog retinalnog miševa.

Novi pristup u liječenju oštećenja vida daje nadu milijunima ljudi širom svijeta koji pate od sljepoće zbog bolesti mrežnice. Terapija lijekovima pomaže samo nekolicini njih, a savršena proteza će biti vrlo tražena.

znanost

medicina

Oko nije dijamant, nego poluvodič

Znanstvenici su stvorili poluvodičku mrežnicu, obnavljajući vid

Znanstvenici su razvili umjetnu mrežnicu koja može vratiti pogled na milijune ljudi. Implantat je već uspješno testiran na štakorima, a programeri su ga spremni testirati na ljudima.

Znanstvenici su razvili implantat mrežnice, s kojim su već uspjeli vratiti vid na štakore. Ove godine izumitelji planiraju prelazak na iskušenja na ljudima.

Implantat koji pretvara svjetlost u električne signale koji stimuliraju neurone mrežnice će dati nadu milijunima ljudi koji pate od retinalne degeneracije, uključujući retinitis pigmentozu, u kojoj su fotoreceptori oslabljeni, što dovodi do sljepoće.

Više detalja:

Američki kirurzi presadili su novo lice pacijentu

Mrežnica je unutarnja sluznica oka. Sadrži milijune fotoreceptora potrebnih za vid. Međutim, mutacija čak u jednom od 240 gena povezanih s formiranjem mrežnice može dovesti do degeneracije mrežnice, u kojoj fotosenzitivne stanice umiru i neuroni mrežnice nastavljaju djelovati.

Tim stručnjaka iz talijanskog tehnološkog instituta uspio je razviti protezu mrežnice koja preuzima njezine funkcije.

Implantat se sastoji od tankog sloja električki vodljivog polimera, smještenog na podlozi na bazi svile, i vanjske prevlake poluvodičkog polimera. Rezultati znanstvenika su objavili u časopisu Nature Materials.

Poluvodički polimer djeluje kao fotoelektrični materijal, apsorbirajući fotone kada svjetlost ulazi u leću - biološka leća koja lomi svjetlost. Kada se to dogodi, struja stimulira neurone mrežnice, ispunjavajući prostor između oštećenih fotoreceptora.

Da bi testirali novost, znanstvenici su implantirali umjetnu mrežnicu štakorima iz posebno uzgojene linije s degeneracijom mrežnice. 30 dana nakon operacije, istraživači su testirali svoju osjetljivost na svjetlo u usporedbi sa zdravim štakorima i štakorima iste genetske linije koji nisu primili liječenje.

Normalno, kada jaka svjetlost uđe u oči, zjenica se sužava i u mraku se širi. To se naziva refleks zjenice. S jačinom svjetlosti od jednog luksa - malo svjetlije nego s punim mjesecom - kod štakora s umjetnom mrežnicom nije bilo značajnih razlika u odnosu na pacijente. No, pri 4–5 luxa - otprilike kao u sumrak - zjenice štakora s implantatom reagirale su gotovo jednako kao i zjenice zdravih miševa.

Implantat je djelotvorno radio 10 mjeseci nakon operacije, iako je u sve tri skupine štakora vizija ponešto pogoršana zbog promjena povezanih s dobi.

Također, korištenjem pozitronske emisijske tomografije, znanstvenici su provjerili moždanu aktivnost štakora tijekom testova osjetljivosti na svjetlo i pronašli povećanje aktivnosti u vizualnom korteksu odgovornom za obradu vizualnih informacija.

Na temelju dobivenih rezultata, tim je zaključio da implantat izravno aktivira "rezidualne neuronske krugove u degenerativnoj mrežnici". Potrebna su daljnja istraživanja kako bi se ovaj proces detaljno opisao sa stajališta biologije.

Više detalja:

Kako pametni telefoni uzrokuju privremenu sljepoću

"Detaljan princip rada proteze ostaje neizvjestan", ističu u članku. Osim toga, nije poznato hoće li takvi implantati biti jednako učinkoviti za ljude. No, tim je pun optimizma i očekuje da će ga provjeriti u bliskoj budućnosti.

"Nadamo se da ćemo u ljudima reproducirati iste izvrsne rezultate koje smo dobili od eksperimentiranja sa životinjama", rekao je jedan od istraživača, oftalmolog, Gracia Pertile.

- U drugoj polovici ove godine planiramo prve testove na ljudima, a do 2018. ćemo dobiti preliminarne rezultate. Korištenje ovog implantata može biti prekretnica u liječenju teških bolesti mrežnice. "

Još jedna obećavajuća metoda liječenja takvih bolesti je uređivanje genoma pomoću CRISPR tehnologije. To je prošle godine učinila skupina oftalmologa iz Sjedinjenih Država. Koristili su stanice kože pacijenta s pigmentom retinitisom za uzgoj matičnih stanica, koje su također imale mutaciju koja je dovela do sljepoće. CRISPR je omogućio uspješno "popravljanje" neispravnog gena. U vrijeme istraživanja, eksperimenti na ljudima bili su zabranjeni, ali, prema istraživačima, transplantacija zdravih stanica mogla bi vratiti izgubljeni vid.

Za razliku od tradicionalnih transplantacija organa, ovaj pristup neće uzrokovati odbacivanje od strane imunološkog sustava.

Transplantacija oka se uopće ne provodi u potpunosti zbog visokog stupnja antigenosti i složenog vaskularnog sustava. Samo operacije presađivanja dijelova oka, kao što je rožnica, mogu biti uspješne.

U Australiji su istodobno znanstvenici bili spremni testirati bioničko oko. Phoenix99 Eye dizajnirali su inženjeri sa Sveučilišta New South Wales. Njegovo stvaranje započelo je 1997. godine s ciljem pomaganja osobama s pigmentozom retinitisa i makularnom degeneracijom - patološkom promjenom u očnim žilama, karakterističnim za starije osobe.

Više detalja:

Sadašnje i buduće kontaktne leće

Prototip oka bio je niz od 24 elektrode spojene na vanjski uređaj i omogućio je pacijentu da vidi fosfene - svjetlosne točke i figure koje se pojavljuju bez izlaganja svjetlu, na primjer, kada se pritisne na oko ili električno stimulira mrežnicu.

Uz pomoć posebnih kamera bilo je moguće odrediti udaljenost: svjetlije su bile fosfene, bliže je bio objekt.

Najnoviji model Phoenix99 u potpunosti je ugrađen i pokazuje značajno bolje rezultate od prethodnih. Do 2018. godine istraživači planiraju usaditi bioničke oči u najmanje deset pacijenata. Operacija traje dva do tri sata, a jedina stvar koja ukazuje na neprirodnu prirodu novih očiju je mali disk iza uha koji hrani uređaj i prenosi podatke u njega.

Umjetna mrežnica

Razvijač umjetne silikonske mrežnice (ASR - umjetna silikonska mrežnica) je Optobionics. Umjetna silikonska mrežnica je čip promjera 2 mm i debljine 0,025 mm, koji sadrži otprilike tri i pol tisuće mikroskopskih fotodioda, od kojih je svaka opremljena vlastitom stimulirajućom elektrodom. Fotodiode pretvaraju svjetlost u električne impulse koji se emitiraju na stimulirajuće elektrode i energiziraju vizualne završetke živaca. Umjetna mrežnica oponaša rad oka na razini sloja fotoreceptora. Paralelno s implantacijom umjetne mrežnice, postavlja se kontaktna leća u pacijenta, čime se osigurava fokusiranje svjetla na njega.

Predloženi američki istraživači u 2006, japanski istraživači u 2007, umjetna mrežnica je tanka aluminijska matrica s poluvodičkim silicij elemenata. Čip ima veličinu od 3,5 x 3,3 milimetra i sadrži 5760 silicijskih fototranzistora, koji igraju ulogu fotosenzitivnih neurona u živoj mrežnici. Ti su tranzistori povezani s drugim 3600 tranzistora koji oponašaju živčane stanice mrežnice koje prije obrade vizualnih informacija prije slanja u mozak.

Novi čip dobro se prilagođava promjenama svjetline i kontrasta promatrane scene, te savršeno percipira pokretne objekte, ističući ih na fiksnoj pozadini. Međutim, prije početka kliničkih ispitivanja, američki inovatori namjeravaju finalizirati svoj projekt - smanjiti veličinu čipa i smanjiti potrošnju energije.

Prema principu djelovanja, umjetna mrežnica nalikuje na stvarnu: kada zrake svjetlosti ulaze u poluvodiče, generira se električni napon, koji se kao vizualni signal mora prenijeti u mozak i doživjeti kao slika.

Američki su istraživači 2009. uspjeli povezati živčane stanice s biokompatibilnim filmom, koji proizvodi slabu električnu struju pod djelovanjem svjetlosti. Osnova umjetne mrežnice je tanki film, koji je "sendvič" od dva sloja: sloj nanočestica živinog telurida i pozitivno nabijen sloj PDDA polimera. Znanstvenici su povezali oba sloja posebnim ljepilom i nanijeli biokompatibilnu aminokiselinsku prevlaku na površinu sendviča tako da bi živčane stanice mogle bez ikakvih problema stupiti u interakciju s filmom. Na filmu su znanstvenici postavili kulturu neurona. Čim fotoni počnu padati na njegovu površinu, nanočestice apsorbiraju fotone u filmu, proizvodeći elektrone koji prolaze kroz sloj PDDA polimera, koji proizvodi slabu električnu struju. Čim je struja stigla do stanične membrane neurona, dogodio se proces njegove depolarizacije i počelo je širenje nervnog signala, što ukazuje na prisutnost filma svjetla na tom području.

Ranije su znanstvenici već postigli određeni uspjeh na području stimulacije neurona kroz silikonska sučelja. Međutim, još nije postignuta točnost detekcije svjetla i njegovog intenziteta, koji se postiže filmom s nanočesticama. Umjetna mrežnica, stvorena na temelju otkrića znanstvenika, može čak i reproducirati zasićenost boja objekata, da ne spominjemo visoku rezoluciju. Također, mrežnica je biološki kompatibilna s ljudskim tkivima, zahvaljujući upotrebi polimera. Silikonski analozi, naprotiv, teže se prilagođavaju za punopravni rad u ljudskom tijelu. Još jedna revolucionarna značajka umjetne mrežnice je da ne ovisi o vanjskim izvorima energije i "uključuje se" odmah nakon što ga svjetlost udari.