Искусственная наносетчатка обеспечивает суперзрение

Группа китайских ученых успешно создала искусственную сетчатку с использованием редкого элемента теллура, который не только возвращает зрение слепым животным, но и наделяет их «суперзрением» — способностью видеть инфракрасный свет, недоступный невооруженному глазу.

Эта технология была разработана исследовательской группой профессора Ван Шуйяня из Университета Фудань в Шанхае и недавно опубликована в журнале Science . Результаты открывают новую надежду на лечение слепоты у людей.

Искусственный материал сетчатки, разработанный в Университете Фудань, способен восстановить и улучшить зрение. Фотонаука

Ван и его коллеги разработали искусственный нерв с использованием теллуровых нанопроводов (TeNWN), который обеспечивает эффективное фотоэлектрическое преобразование как в видимом, так и в инфракрасном диапазонах (см. «Перспективы Фернандеса»).

TeNWN демонстрирует хорошую биосовместимость и не требует внешнего источника питания. Этот искусственный нерв может улучшить зрение у мышей и приматов. Использование TeNWN может значительно повысить эффективность искусственных нервов сетчатки.

Теллур — редкий металлический элемент, обычно получаемый как побочный продукт при рафинировании меди. Благодаря своим превосходным фотоэлектрическим свойствам теллур способен преобразовывать видимый и инфракрасный свет в электрические сигналы без использования дополнительного оборудования, тем самым заменяя фоторецепторные клетки сетчатки.

В ходе исследования учёные использовали метод химического осаждения для создания теллуровых нанопроводов диаметром всего 150 нанометров, а затем соединили их в сети (TeNWN), которые служили «каркасом» для искусственной сетчатки. Эти устройства были имплантированы непосредственно в глаза слепых мышей.

Уже через день после операции у мышей начали восстанавливаться зрачковые рефлексы и способность определять местоположение источников света. При тестировании в инфракрасном свете мыши с имплантированными имплантами даже превзошли обычных мышей в тестах на распознавание образов и поиске светодиодов, чего обычные мыши не могли сделать, поскольку не могли видеть инфракрасный свет.

Если вы можете видеть инфракрасные лучи, это считается суперзрением для человека. Иллюстрация.

Технология также была успешно протестирована на слепых макаках без каких-либо осложнений. Примечательно, что при имплантации в глаза обезьян с нормальным зрением искусственная сетчатка повысила чувствительность к инфракрасным лучам.

В природе существуют животные, например, змеи, которые более точно оценивают окружающую среду, воспринимая как инфракрасное излучение, так и видимый световой спектр.

Человеческий глаз не имеет фоторецепторов, реагирующих на инфракрасный спектр, а инфракрасный свет с большей длиной волны и меньшей энергией не может вызывать зрительные сигналы.

У пациентов с тяжёлыми заболеваниями глаз (например, макулярной дегенерацией) инфракрасное зрение в принципе может помочь улучшить зрение в условиях слабого освещения и темноты. Разработка технологий, использующих более широкий спектр света, включая инфракрасный, может дать значительные преимущества.

В этой же лаборатории в 2023 году была разработана первая искусственная сетчатка из нанопроволок диоксида титана, а также начаты клинические испытания на людях в нескольких больницах, связанных с Университетом Фудань. Однако информации о планах испытания новой технологии TeNWN на людях пока нет.

Эксперт Эдуардо Фернандес из Йельского университета (США) отметил, что метод китайской команды может открыть путь к созданию нового поколения устройств, преобразующих свет в нейронные сигналы, что позволит вернуть зрение, пусть и ограниченное, многим слепым людям.

Китай в настоящее время является крупнейшим в мире производителем и потребителем теллура. Этот элемент играет всё более важную роль в таких стратегических отраслях, как термоэлектрическое охлаждение, солнечные батареи и инфракрасные детекторы.

Это успешное исследование на животных прокладывает путь для будущих испытаний на людях, демонстрируя потенциал этого протеза для восстановления видимого зрения и предоставления улучшенного инфракрасного восприятия слепым людям, а также обеспечивая более безопасное, эффективное и широкоспектральное решение по сравнению с существующими технологиями.