Искусственная наносетчатка обеспечивает суперзрение

Группа китайских ученых успешно создала искусственную сетчатку с использованием редкого элемента теллура, который не только восстанавливает зрение у слепых животных, но и дает им «суперзрение» — способность видеть инфракрасный свет, который не может обнаружить невооруженный глаз.

Эта технология была разработана исследовательской группой профессора Ван Шуйяня в Университете Фудань, Шанхай, и только что опубликована в журнале Science . Результаты открывают новую надежду в лечении слепоты у людей.

Искусственный материал сетчатки, исследованный в Университете Фудань, может 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 нечеловеческих приматов. Использование TeNWN может значительно повысить эффективность искусственных нервов сетчатки.

Теллур — редкий металлический элемент, обычно получаемый как побочный продукт при очистке меди. Благодаря своим превосходным фотоэлектрическим свойствам теллур может преобразовывать видимый и инфракрасный свет в электрические сигналы без необходимости использования дополнительного оборудования, тем самым заменяя роль фоторецепторных клеток в сетчатке.

В исследовании ученые использовали метод химического осаждения для создания теллуровых нанопроводов диаметром всего 150 нанометров, а затем соединили их в сети (называемые TeNWN), которые действовали как «строительные леса» для искусственной сетчатки. Эти устройства были имплантированы непосредственно в глаза слепых мышей.

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

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

Технология также была успешно опробована на слепых макаках, не вызвав осложнений. Примечательно, что при имплантации в глаза обезьян с нормальным зрением искусственная сетчатка увеличила 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 тяжелыми заболеваниями глаз (например, макулярной дегенерацией) инфракрасное зрение в принципе может помочь видеть при слабом освещении и в темноте. Разработка технологий, использующих более широкий спектр света, включая инфракрасный, может обеспечить значительные преимущества.

Эта же лаборатория ранее разработала первую искусственную сетчатку из нанопроводов диоксида титана в 2023 году и начала клинические испытания на людях в нескольких больницах, связанных с Университетом Фудань. Однако нет никакой информации о планах испытания новой технологии TeNWN на людях.

Эксперт Эдуардо Фернандес из Йельского университета (США) отметил, что метод китайской команды может открыть новое поколение 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 все более важную роль в стратегических отраслях, таких как термоэлектрическое охлаждение, солнечные батареи и инфракрасные детекторы.

Это успешное исследование на животных открывает путь для будущих испытаний на людях, демонстрируя потенциал этого протеза для восстановления видимого зрения и расширения улучшенного восприятия инфракрасного спектра для слепых, а также предоставляя более безопасное, эффективное и широкоспектральное решение по сравнению с существующими технологиями.