En näthinneprotes som drivs av ljus

Näthinneimplantat som drivs av ljus kan vända viss synförlust med en enkel operation.

Ljusdrivna ögon: Denna fotovoltaiska retinalprotes är ett flexibelt ark av kiselpixlar som omvandlar ljus till elektriska signaler som kan tas upp av neuroner i ögat. En skanning-elektronmikrograf visar implantatet i en gris öga.

Det nya implantatet, som fungerar som ett kombinerat digitalt bildchip och fotovoltaisk array, kräver mycket mindre skrymmande hårdvara än tidigare konstruktioner. Enheterna har ännu inte testats på levande djur eller mänskliga patienter, men implantaten skapar spänning bland forskare eftersom de har större pixeltätheter och kan återställa mer syn än andra näthinneproteser som man arbetar med.

Personer som lider av makuladegeneration (den vanligaste orsaken till blindhet bland äldre) och vissa andra former av blindhet har förlorat de ljusavkännande cellerna i näthinnan men har fortfarande de underliggande nervcellerna som förmedlar visuell information till hjärnan. Näthinneimplantat använder elektroder för att stimulera dessa nerver. Vanligtvis kräver proteserna skrymmande elektronik som sitter på ögat för att leverera ström, bilddata eller båda till ett chip inuti näthinnan. Ju mer hårdvara som är installerad i kroppen, desto större är risken för patienten. Och elektronikens komplexitet har vanligtvis begränsat antalet pixlar i dessa system.

Den nya designen, som beskrivs idag i tidningen Naturfotonik , kommer runt dessa problem genom att använda ljus som både bild och strömkälla. Enheten, designad av forskare vid Stanford University i Palo Alto, Kalifornien, kombinerar infraröda videoprojektionsglasögon med ett litet, trådfritt chip implanterat inuti näthinnan.

En kamera på glasögonen överför video till en bildprocessor, som skickar en signal tillbaka till infraröda projektionsskärmar inuti glasögonen. Andra forskare har försökt utveckla fotovoltaiska retinala implantat tidigare, men det fungerade inte. Ljuset som du får in på baksidan av näthinnan vid ekvatorn en solig dag är inte tillräckligt för att driva ett näthinneimplantat, säger James Loudin , en forskare vid Stanford. Så Stanford-systemet förlitar sig inte på ljuset som kommer in i ögat; den använder ett projektionssystem för att göra mycket mer intensiva signaler. Forskarna valde infrarött ljus eftersom det inte kommer att skada eller värma upp någon av ögonvävnaderna och inte tas upp av några kvarvarande ljuskänsliga celler och förvirrar bilden, säger Loudin.

Den infraröda bilden fångas upp av en kompakt uppsättning fotovoltaiska pixlar implanterade precis där de ljusavkännande cellerna skulle vara i ett friskt öga. Varje pixel innehåller tre infrarödkänsliga dioder som är vända mot insidan av ögat. Dioderna omvandlar ljus till elektricitet som pulseras ut till nervcellerna av elektroder som är vända mot baksidan av ögat.

Stanford-forskarna har kartlagt den resulterande nervaktiviteten hos möss. Nu experimenterar de med olika mönster, inklusive en flexibel kiseluppsättning som kan böjas till ögats krökning. Den mest pixeltäta hittills har 178 pixlar per kvadratmillimeter. Som jämförelse, den första näthinneprotesen som gick ut på marknaden (i Europa förra mars), tillverkad av Andra synen i Sylmar, Kalifornien, har totalt 60 pixlar och kräver mer skrymmande hårdvara.

Nästa steg för Stanford-enheten är ytterligare några år av säkerhetstester innan kliniska prövningar.

Dölj