211service.com
Een netvliesprothese aangedreven door licht
Retina-implantaten die worden aangedreven door licht, kunnen met een eenvoudige operatie een deel van het gezichtsvermogen ongedaan maken.
Door licht aangedreven ogen: Deze fotovoltaïsche netvliesprothese is een flexibel vel siliciumpixels dat licht omzet in elektrische signalen die door neuronen in het oog kunnen worden opgevangen. Een scanning-elektronenmicrofoto toont het implantaat in een varkensoog.
Het nieuwe implantaat, dat werkt als een combinatie van een digitale beeldchip en een fotovoltaïsche array, vereist veel minder omvangrijke hardware dan eerdere ontwerpen. De apparaten moeten nog worden getest bij levende dieren of menselijke patiënten, maar de implantaten zorgen voor opwinding bij onderzoekers omdat ze een grotere pixeldichtheid hebben en mogelijk meer zicht herstellen dan andere retinale protheses waaraan wordt gewerkt.
Mensen die lijden aan maculaire degeneratie (de meest voorkomende oorzaak van blindheid bij ouderen) en sommige andere vormen van blindheid hebben de lichtgevoelige cellen in het netvlies verloren, maar hebben nog steeds de onderliggende zenuwcellen die visuele informatie naar de hersenen overbrengen. Netvliesimplantaten gebruiken elektroden om die zenuwen te stimuleren. Meestal vereisen de protheses omvangrijke elektronica die op het oog zit om stroom, beeldgegevens of beide te leveren aan een chip in het netvlies. Hoe meer hardware er in het lichaam is geïnstalleerd, hoe groter het risico voor de patiënt. En de complexiteit van de elektronica heeft het aantal pixels van deze systemen doorgaans beperkt.
Het nieuwe ontwerp, vandaag beschreven in het tijdschrift Natuurfotonica , omzeilt deze problemen door licht te gebruiken als zowel beeld- als stroombron. Het apparaat, ontworpen door onderzoekers van de Stanford University in Palo Alto, Californië, combineert een infrarood-videoprojectiebril met een kleine, draadloze chip die in het netvlies is geïmplanteerd.
Een camera op de bril zendt video door naar een beeldprocessor, die een signaal terugstuurt naar infrarood projectieschermen in de bril. Andere onderzoekers hebben in het verleden geprobeerd om fotovoltaïsche netvliesimplantaten te ontwikkelen, maar dat is niet gelukt. Het licht dat je op een zonnige dag achter in het netvlies op de evenaar krijgt, is niet genoeg om een netvliesimplantaat van stroom te voorzien, zegt James Loudin , een onderzoeker aan Stanford. Het Stanford-systeem vertrouwt dus niet op het licht dat in het oog komt; het gebruikt een projectiesysteem om veel intensere signalen te maken. De onderzoekers kozen voor infrarood licht omdat het geen van de oogweefsels beschadigt of opwarmt en niet wordt opgepikt door resterende lichtgevoelige cellen en het beeld in de war brengt, zegt Loudin.
Het infraroodbeeld wordt opgepikt door een compacte reeks fotovoltaïsche pixels die precies zijn geïmplanteerd waar de lichtgevoelige cellen zich in een gezond oog zouden bevinden. Elke pixel bevat drie infraroodgevoelige diodes die naar de binnenkant van het oog zijn gericht. De diodes zetten licht om in elektriciteit die naar de zenuwcellen wordt gepulseerd door elektroden die naar de achterkant van het oog gericht zijn.
De wetenschappers van Stanford hebben de resulterende zenuwactiviteit bij muizen in kaart gebracht. Nu experimenteren ze met verschillende ontwerpen, waaronder een flexibele siliciumarray die kan buigen naar de kromming van het oog. De meest pixeldichte tot nu toe heeft 178 pixels per vierkante millimeter. Ter vergelijking: de eerste netvliesprothese die op de markt kwam (in Europa afgelopen maart), gemaakt door Tweede blik uit Sylmar, Californië, heeft in totaal 60 pixels en vereist grotere hardware.
De volgende stap voor het Stanford-apparaat is nog een paar jaar veiligheidstests vóór klinische proeven.