211service.com
En nethindeprotese drevet af lys
Nethindeimplantater drevet af lys kunne vende et vist synstab med simpel kirurgi.
Lysdrevne øjne: Denne fotovoltaiske nethindeprotese er et fleksibelt ark af siliciumpixel, der omdanner lys til elektriske signaler, som kan opfanges af neuroner i øjet. Et scanningselektronmikrografi viser implantatet i en grises øje.
Det nye implantat, der fungerer som en kombination af digital billeddannelseschip og fotovoltaisk array, kræver meget mindre omfangsrig hardware end tidligere designs. Enhederne mangler endnu at blive testet i levende dyr eller mennesker, men implantaterne skaber begejstring blandt forskere, fordi de har større pixeltætheder og kan genoprette mere syn end andre nethindeproteser, der arbejdes på.
Mennesker, der lider af makuladegeneration (den mest almindelige årsag til blindhed blandt ældre) og nogle andre former for blindhed har mistet de lysfølende celler i nethinden, men har stadig de underliggende nerveceller, der formidler visuel information til hjernen. Nethindeimplantater bruger elektroder til at stimulere disse nerver. Typisk kræver protesen voluminøs elektronik, der sidder på øjet for at levere strøm, billeddata eller begge dele til en chip inde i nethinden. Jo mere hardware, der er installeret i kroppen, jo større er risikoen for patienten. Og elektronikkens kompleksitet har typisk begrænset antallet af pixels i disse systemer.
Det nye design, beskrevet i dag i journalen Naturfotonik , kommer uden om disse problemer ved at bruge lys som både billede og strømkilde. Enheden, designet af forskere ved Stanford University i Palo Alto, Californien, kombinerer infrarøde videoprojektionsbriller med en lille, ledningsfri chip implanteret inde i nethinden.
Et kamera på brillerne sender video til en billedprocessor, som sender et signal tilbage til infrarøde projektionsskærme inde i brillerne. Andre forskere har tidligere forsøgt at udvikle fotovoltaiske nethindeimplantater, men det virkede ikke. Det lys, som du får ind i bagsiden af nethinden ved ækvator på en solskinsdag, er ikke nok til at drive et nethindeimplantat, siger James Loudin , en forsker ved Stanford. Så Stanford-systemet er ikke afhængig af lyset, der kommer ind i øjet; den bruger et projektionssystem til at lave meget mere intense signaler. Forskerne valgte infrarødt lys, fordi det ikke vil beskadige eller opvarme noget af øjenvævet og ikke vil blive opfanget af resterende lysfølsomme celler og forvirre billedet, siger Loudin.
Det infrarøde billede opfanges af en kompakt række af fotovoltaiske pixels, der er implanteret lige der, hvor de lysfølende celler ville være i et sundt øje. Hver pixel indeholder tre infrarød-følsomme dioder, der vender mod indersiden af øjet. Dioderne omdanner lys til elektricitet, der pulseres ud til nervecellerne af elektroder, der vender mod bagsiden af øjet.
Stanford-forskerne har kortlagt den resulterende nerveaktivitet i mus. Nu eksperimenterer de med forskellige designs, inklusive et fleksibelt siliciumarray, der kan bøjes til øjets krumning. Den hidtil mest pixeltætte har 178 pixels pr. kvadratmillimeter. Til sammenligning var den første nethindeprotese på markedet (i Europa i marts sidste år), lavet af Andet syn i Sylmar, Californien, har 60 pixels i alt og kræver mere omfattende hardware.
Det næste skridt for Stanford-enheden er et par års sikkerhedstest før kliniske forsøg.