Σύνταξη – επιμέλεια: Στέλιος Βασιλούδης
Τυφλά ποντίκια και μαϊμούδες βλέπουν υπέρυθρες ακτίνες με τεχνητό αμφιβληστροειδή που λειτουργεί με τελλούριο, φέρνοντας τους επιστήμονες πιο κοντά στη θεραπεία της τύφλωσης στους ανθρώπους. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα σπάνιο ορυκτό που παράγεται κυρίως στην Κίνα για να δημιουργήσουν έναν τεχνητό αμφιβληστροειδή που όχι μόνο αποκατέστησε την όραση σε τυφλά ζώα, αλλά τους έδωσε και «σούπερ όραση» – την εξαιρετική ικανότητα να βλέπουν το υπέρυθρο φως.
Η πρόοδος προσφέρει σημαντική υπόσχεση για τη θεραπεία της ανθρώπινης τύφλωσης, σύμφωνα με τους επιστήμονες.
Η μελέτη, με επικεφαλής τον Wang Shuiyuan, ερευνητή στο College of Integrated Circuits and Micro-Nano Electronics στο Πανεπιστήμιο Fudan στη Σαγκάη, δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science στις 5 Μαΐου.
Η μελέτη περιέγραψε πώς αξιοποίησαν οι ερευνητές το ορυκτό τελλούριο για να δημιουργήσουν εμφυτεύματα νανοσύρματος που χρησιμοποιοηθηκαν σε μια βιοσυμβατή συσκευή η οποία αποκαθιστά την όραση σε γενετικά τυφλά ποντίκια καθώς και σε έναν πίθηκο, ενώ τους δίνει την ικανότητα να βλέπουν «αόρατο» φως.
Το τελλούριο, ένα ασημί-λευκό στοιχείο τόσο σπάνιο όσο η πλατίνα, είναι ένα υποπροϊόν της διύλισης του χαλκού. Έχει εξαιρετικές φωτοηλεκτρικές ιδιότητες, που του επιτρέπουν να μετατρέπει το ορατό φως και την υπέρυθρη ακτινοβολία σε ηλεκτρική ενέργεια χωρίς την ανάγκη βοηθητικού εξοπλισμού.
Οι επιστήμονες μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν τελλούριο προς αντικατάσταση των κυττάρων φωτοϋποδοχέα στον αμφιβληστροειδή και να στείλουν τα ηλεκτρικά σήματα που προέκυψαν από την μετατροπή των φωτεινών σημάτων, στον εγκέφαλο.
Στη μελέτη τους, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν χημική εναπόθεση για να κατασκευάσουν νανοσύρματα τελλουρίου 150 νανομέτρων. Στη συνέχεια έλεγξαν την ανάπτυξη των νανοσυρμάτων για να σχηματίσουν δίκτυα νανοσύρματος τελλουρίου (TeNWN), τα οποία λειτουργούν ως νανο-ικριώματα αμφιβληστροειδούς. Χρησιμοποιώντας απεικόνιση και ηλεκτροφυσιολογική καταγραφή, η ομάδα διαπίστωσε ότι οι εμφυτευμένες συσκευές αποκατέστησαν τα αντανακλαστικά της κόρης στα τυφλά ποντίκια και προκάλεσαν διέγερση νευρικής δραστηριότητας στον οπτικό φλοιό.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές εμφύτευσαν τα νανο-ικριώματα του αμφιβληστροειδούς στα μάτια των ποντικών. Τα ζώα δεν εμφάνισαν επιπλοκές και άρχισαν να ανακτούν την όραση μια ημέρα μετά την επέμβαση. Επιπλέον, τα εμφυτεύματα τους επέτρεψαν να εντοπίζουν με ακρίβεια πηγές φωτός κάτω από συνθήκες κοντά στο υπέρυθρο.
Σε σύγκριση με τα κανονικά, τα τυφλά ποντίκια με εμφυτεύματα είχαν καλύτερες επιδόσεις στην αναγνώριση προτύπων και κατά τη διάρκεια δοκιμών συμπεριφοράς μπόρεσαν να εντοπίσουν φώτα LED, πλησιάζοντας τελικά την απόδοση των κανονικών ποντικών. Επιπλέον, μετά από δοκιμή με υπέρυθρο φως – το οποίο είναι αόρατο στα κανονικά ποντίκια – οι ερευνητές επιβεβαίωσαν ότι τα τυφλά ποντίκια με εμφυτεύματα έδειξαν υψηλότερο σωστό ρυθμό απόκρισης στο εγγύς υπέρυθρο φως σε σύγκριση με κανονικά καθώς και χωρίς θεραπεία τυφλά ποντίκια. Το νάνο – εμφύτευμα βρέθηκε επίσης ότι είναι ασφαλες και βιοσυμβατό σε τυφλό πίθηκο μακάκο και όταν εμφυτεύθηκε σε μακάκο με φυσιολογική όραση, αύξησε την ευαισθησία του ζώου στο εγγύς υπέρυθρο φως.
Το 2023, το ίδιο εργαστήριο στο Πανεπιστήμιο Fudan ανέπτυξε τον πρώτο τεχνητό φωτοϋποδοχέα στον κόσμο που αποτελείται από συστοιχίες νανοσυρμάτων διοξειδίου του τιτανίου, ο οποίος αποκατέστησε την οπτική λειτουργία σε τυφλά ποντίκια και μοντέλα πρωτευόντων πλην του ανθρώπου. Κλινικές δοκιμές που βασίζονται στο νανοσύρμα του 2023 βρίσκονται σε εξέλιξη σε νοσοκομεία που συνδέονται με το Πανεπιστήμιο Fudan. Πληροφορίες σχετικά με πιθανές κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους δεν ήταν διαθέσιμες.
«Η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε από τον Wang προσφέρει τη δυνατότητα ανάπτυξης μιας νέας γενιάς συσκευών ικανών να μετατρέπουν το φως σε σήματα νευρικής διέγερσης και να αποκαθιστούν περιορισμένη αλλά χρήσιμη όραση σε πολλά τυφλά άτομα», δήλωσε ο Eduardo Fernandez, βιολογικός ανθρωπολόγος στο Πανεπιστήμιο Yale και συνεργάτης της American Association for the Advancement of Science, ο οποίος έγραψε ένα σχόλιο στο ίδιο τεύχος του Science.
Η Κίνα είναι ο μεγαλύτερος παραγωγός και καταναλωτής τελλουρίου στον κόσμο, το οποίο χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για θερμοηλεκτρική ψύξη ημιαγωγών, ηλιακά κύτταρα και ανίχνευση υπέρυθρων και διαδραματίζει ολοένα και σημαντικότερο ρόλο σε διάφορες στρατηγικές αναδυόμενες βιομηχανίες.
Πηγή: South China Morning Post
