เรตินานาโนเทียมให้การมองเห็นที่เหนือกว่า

นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างจอประสาทตาเทียมจากเทลลูเรียม ซึ่งเป็นธาตุหายาก ซึ่งสามารถฟื้นฟูการมองเห็นให้กับหนูและลิงที่ตาบอดได้ และยังสามารถมองเห็นแสงอินฟราเรดได้อีกด้วย

Báo Khoa học và Đời sống•15/06/2025

ทีม นักวิทยาศาสตร์ ชาวจีนประสบความสำเร็จในการสร้างจอประสาทตาเทียมโดยใช้เทลลูเรียม ซึ่งเป็นธาตุหายาก ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยฟื้นฟูการมองเห็นให้กับสัตว์ที่ตาบอดเท่านั้น แต่ยังให้ "วิสัยทัศน์ที่เหนือกว่า" แก่พวกมันอีกด้วย นั่นคือ ความสามารถในการมองเห็นแสงอินฟราเรดที่ตาเปล่าไม่สามารถตรวจจับได้

เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาโดยทีมวิจัยของศาสตราจารย์หวัง สุยเหยียน จากมหาวิทยาลัยฟู่ตั้น เซี่ยงไฮ้ และเพิ่งได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Science ผลการวิจัยนี้เปิดความหวังใหม่ในการรักษาภาวะตาบอดในมนุษย์

วัสดุจอประสาทตาเทียมที่วิจัยโดยมหาวิทยาลัยฟู่ตั้นสามารถฟื้นฟูและปรับปรุงการมองเห็นได้ วิทยาศาสตร์ภาพ

หวาง และเพื่อนร่วมงาน ได้พัฒนาเส้นประสาทเทียมโดยใช้ลวดนาโนเทลลูเรียม (TeNWNs) ซึ่งช่วยให้สามารถแปลงแสงเป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพทั้งในช่วงแสงที่มองเห็นและอินฟราเรด (ดูมุมมองของเฟอร์นันเดซ)

TeNWN แสดงให้เห็นถึงความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีและไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก เส้นประสาทเทียมนี้สามารถช่วยปรับปรุงการมองเห็นในหนูและลิงที่ไม่ใช่มนุษย์ การใช้ TeNWN สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของเส้นประสาทเทียมที่จอประสาทตาได้อย่างมีนัยสำคัญ

เทลลูเรียมเป็นธาตุโลหะหายาก ซึ่งมักได้มาจากผลพลอยได้จากการกลั่นทองแดง ด้วยคุณสมบัติทางแสงที่เหนือกว่า เทลลูเรียมจึงสามารถแปลงแสงที่มองเห็นและอินฟราเรดเป็นสัญญาณไฟฟ้าได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม จึงสามารถแทนที่บทบาทของเซลล์รับแสงในจอประสาทตาได้

ในการศึกษานี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เทคนิคการสะสมทางเคมีเพื่อสร้างเส้นลวดนาโนเทลลูเรียมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 150 นาโนเมตร จากนั้นจึงเชื่อมต่อเข้ากับโครงข่าย (เรียกว่า TeNWNs) ซึ่งทำหน้าที่เป็น "โครงยึด" สำหรับจอประสาทตาเทียม อุปกรณ์เหล่านี้ถูกฝังลงในดวงตาของหนูตาบอดโดยตรง

เพียงหนึ่งวันหลังจากการผ่าตัด หนูเริ่มฟื้นตัวจากปฏิกิริยารีเฟล็กซ์ของรูม่านตาและความสามารถในการระบุตำแหน่งของแหล่งกำเนิดแสง เมื่อทดสอบภายใต้แสงอินฟราเรด หนูที่ปลูกถ่ายไว้สามารถทำคะแนนได้ดีกว่าหนูปกติในการทดสอบการจดจำรูปแบบและการค้นหาหลอดไฟ LED ซึ่งเป็นสิ่งที่หนูปกติทำไม่ได้เพราะมองไม่เห็นแสงอินฟราเรด

หากสามารถมองเห็นรังสีอินฟราเรดได้ ถือว่าเป็นการมองเห็นที่เหนือกว่าสำหรับมนุษย์ ภาพประกอบ

เทคโนโลยีนี้ยังผ่านการทดสอบกับลิงแสมตาบอดได้สำเร็จโดยไม่ก่อให้เกิดภาวะแทรกซ้อน ที่น่าสังเกตคือ เมื่อฝังจอประสาทตาเทียมเข้าไปในดวงตาของลิงที่มีสายตาปกติ จอประสาทตาเทียมจะเพิ่มความไวต่อรังสีอินฟราเรด

ในธรรมชาติมีสัตว์ เช่น งู ที่ประเมินสภาพแวดล้อมได้แม่นยำยิ่งขึ้นโดยการรับรู้ทั้งรังสีอินฟราเรดและสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้

ดวงตาของมนุษย์ไม่มีโฟโตรีเซพเตอร์ที่ตอบสนองต่อสเปกตรัมอินฟราเรด และแสงอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าและมีพลังงานต่ำกว่าไม่สามารถกระตุ้นสัญญาณภาพได้

ในผู้ป่วยที่มีโรคตารุนแรง (เช่น โรคจอประสาทตาเสื่อม) การมองเห็นด้วยแสงอินฟราเรดอาจช่วยการมองเห็นในที่แสงน้อยและมืดได้ การพัฒนาเทคโนโลยีที่ใช้แสงในสเปกตรัมที่กว้างขึ้น รวมถึงแสงอินฟราเรด อาจให้ประโยชน์อย่างมาก

ก่อนหน้านี้ ห้องปฏิบัติการเดียวกันนี้ได้พัฒนาจอประสาทตาเทียมชิ้นแรกจากเส้นลวดนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ในปี พ.ศ. 2566 และได้เริ่มการทดลองทางคลินิกในมนุษย์ที่โรงพยาบาลหลายแห่งในเครือมหาวิทยาลัยฟู่ตั้น อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับแผนการทดสอบเทคโนโลยี TeNWN ใหม่นี้กับมนุษย์

ผู้เชี่ยวชาญ Eduardo Fernandez จากมหาวิทยาลัยเยล (สหรัฐอเมริกา) ให้ความเห็นว่าวิธีการของทีมงานชาวจีนมีศักยภาพที่จะเปิดประตูสู่การพัฒนาอุปกรณ์รุ่นใหม่ที่แปลงแสงให้เป็นสัญญาณประสาท ซึ่งช่วยให้คนตาบอดจำนวนมากสามารถมองเห็นได้ แม้ว่าจะยังมีข้อจำกัดอยู่ก็ตาม

ปัจจุบันจีนเป็นผู้ผลิตและผู้บริโภคเทลลูเรียมรายใหญ่ที่สุด ของโลก ธาตุนี้กำลังมีบทบาทสำคัญเพิ่มมากขึ้นในอุตสาหกรรมเชิงกลยุทธ์ เช่น ระบบทำความเย็นเทอร์โมอิเล็กทริก เซลล์แสงอาทิตย์ และเครื่องตรวจจับอินฟราเรด

การศึกษาสัตว์ที่ประสบความสำเร็จครั้งนี้จะนำทางไปสู่การทดลองในมนุษย์ในอนาคต โดยแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของขาเทียมนี้ในการฟื้นฟูการมองเห็นที่มองเห็นได้และขยายการรับรู้อินฟราเรดที่ดีขึ้นให้กับคนตาบอด และมอบโซลูชันที่ปลอดภัยกว่า มีประสิทธิภาพมากกว่า และครอบคลุมสเปกตรัมกว้างกว่าเทคโนโลยีที่มีอยู่ในปัจจุบัน