Nanotechnologia

Zespół inżynierów z Nanovision Biosciences Inc. na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego i La Jolla opracował rozwiązania  dla nowego rodzaju protezy siatkówki, które wykorzystują osiągnięcia nanotechnologii i bezprzewodowej elektroniki. Badania przybliżają do możliwości przywrócenia zdolności reagowania na światło uszkodzonych neuronów w siatkówce oka. Naukowcy zademonstrowali tę reakcję na światło w siatkówce szczurzej, która łączy się z prototypem urządzenia in vitro.

Pomimo ogromnego postępu w rozwoju protez siatkówki w ciągu ostatnich dwudziestu lat, wydajność urządzeń dla osób z uszkodzonym wzrokiem jest nadal mocno ograniczona. „Chcemy stworzyć nową klasę urządzeń o znacznie ulepszonych możliwościach, aby pomóc osobom z wadami wzroku”, powiedział Gabriel A. Silva, jeden autorów pracy i profesor w dziedzinie bioinżynierii i okulistyki w UC w San Diego. Silva jest także jednym z pierwszych założycieli Nanovision.

Nowa proteza opiera się na dwóch przełomowych technologiach. Jedna składa się z macierzy nanodrutów krzemowych, które jednocześnie wyczuwają światło i odpowiednio stymulują elektrycznie siatkówkę. Drugą jest urządzenie bezprzewodowe, które może przesyłać moc i dane do nanoprzewodów za pośrednictwem tego samego łącza bezprzewodowego z rekordową szybkością i efektywnością energetyczną. Jedną z głównych różnic między tym prototypem a istniejącymi protezami siatkówki jest to, że nowy system nie wymaga czujnika widzenia poza okiem, aby uchwycić obraz i przekształcić go w naprzemienne sygnały stymulujące neurony.

Moc dostarczana jest bezprzewodowo, z zewnątrz ciała do implantu, poprzez indukcyjny system telemetryczny zasilania. Urządzenie jest wysoce energooszczędne, ponieważ minimalizuje straty energii w bezprzewodowej transmisji oraz w procesie stymulacji i recyklingu energii elektrostatycznej krążącej w indukcyjnym zbiorniku rezonansowym. Faktycznie dostarczane i wykorzystywane do stymulacji jest 90% przekazanej energii, co wpływa na mniejsze ogrzewanie otaczającej tkanki.

System telemetryczny może przesyłać zarówno moc, jak i dane przez pojedynczą parę cewek indukcyjnych. Łącze może wysyłać i odbierać jeden bit danych dla każdego z dwóch cykli sygnału o częstotliwości 13,56 MHz; inne systemy z dwiema cewkami wymagają co najmniej 5 cykli dla każdego transmitowanego bitu.

W celu przeprowadzenia badań naukowcy wprowadzili bezprzewodowo zasilany układ nanoprzewodów poniżej transgenicznej siatkówki szczura z degeneracją siatkówki. Zdegenerowana siatkówka łączy się in vitro z układem mikroelektrod do rejestrowania pozakomórkowych potencjałów czynności neuronalnych.  Bezprzewodowe urządzenie z matrycą nanoprzewodów jest efektem współpracy multidyscyplinarnego zespołu kierowanego przez: Cauwenberghs, Silvę i Williama R. Freemana, dyrektora Jacobs Retina Center w UC San Diego, profesora inżynierii elektrycznej UC San Diego Yu-Hwa Lo i Nanovision Biosciences .

Źródło: sciencedaily.com