توسعه یک پروتز شبکیه برای دوباره دیدن

چندی پیش یک شبکیه مصنوعی با تقلید از چشم انسان ساخته شد و ۲۰بیمار داوطلب برای استفاده از این شبکیه مصنوعی ثبت‌نام کردند تا با یک روش کم‌تهاجمی این شبکیه در چشم بیماران مورد استفاده قرار گیرد. 2نفر از این بیماران تحت عمل جراحی قرار گرفتند که این کار در بیمارستان چشم‌پزشکی دانشگاه لوون بلژیک توسط پروفسور پیتر استالمانس انجام شد.
پس از کاشت این شبکیه در چشم این دو بیمار، نتایج نشان داد که هر دو جلوه‌های تصویری را مشاهده می‌کنند. دانشمندانی که این روش را ارائه داده بودند نتایج کاشت این دستگاه را حیرت‌انگیز دانستند، زیرا بیماری که ۵ سال در تاریکی مطلق به‌سر می‌برد، بعد از استفاده از این شبکیه مصنوعی، می‌توانست ببیند. حالا چند دانشمند در ایتالیا موفق به انجام آزمایش‌های پیش‌بالینی در مورد یک پروتز شبکیه شده‌اند که می‌تواند در مورد افرادی که از بعضی از بیماری‌های شبکیه رنج می‌برند، مورد استفاده قرار گیرد.
پژوهش‌ها در IIT-Istituto Italiano di Tecnologia (انستیتوی فناوری ایتالیایی) منجر به ایجاد انقلاب در ساخت یک پروتز شبکیه مصنوعی مایع شده است. این پروتز برای خنثی کردن اثرات بیماری‌هایی مانند رتینیت پیگمنتوزا و تخریب ماکولا که مرتبط با سن است و باعث از بین رفتن تدریجی گیرنده‌های نوری شبکیه و در نتیجه نابینایی می‌شود، ساخته شده است. این پژوهش در مجله طبیعت نانوتکنولوژی منتشر شده است.
سایت phys.org در گزارشی نوشته است: این مطالعه نوعی هنرنمایی در تولید پروتزهای شبکیه است و مدلی از تحول در شبکیه مصنوعی مسطح را توسعه داده است که به‌وسیله همین تیم در سال2017 و براساس مواد نیمه‌هادی آلی ساخته شده بود.
این شبکیه مصنوعی «نسل دوم» به‌عنوان نوعی فناوری زیست‌ تقلید (biomimetic) شناخته می‌شود که «وضوح مکانی» بالایی دارد و از یک ماده مایع تشکیل شده است که در آن نانوذرات پلیمری فوتواکتیو (اندازه آنها 350نانومتر است، یعنی حدود یک‌صدم قطر مو) به حالت معلق درمی‌آیند و جایگزین گیرنده‌های نوری آسیب‌دیده خواهند شد. اصطلاح وضوح مکانی به‌دقت اندازه‌گیری، با توجه به فضا یا ابعاد واقعی که نشان‌دهنده پیکسل تصویر است، اشاره دارد.
نتایج تجربی نشان می‌دهد که تحریک نور طبیعی نانوذرات، در واقع، باعث فعال شدن نورون‌های شبکیه‌ای می‌شود که از نابودی در امان مانده است و به این ترتیب عملکرد گیرنده‌های نوری را در بخش‌های سالم تقلید می‌کند.
ماهیت مایع جدید این پروتز، در مقایسه با سایر رویکردهای موجود، جراحی‌های سریع‌تر و کم آسیب‌تر را به همراه دارد که از طریق تزریق بسیار ظریف نانوذرات به‌طور مستقیم زیر شبکیه انجام می‌شود. این نانوذرات زیر شبکیه به دام می‌افتند و جایگزین گیرنده‌های نوری تخریب شده می‌شوند. این روش همچنین افزایش اثربخشی این نانوذرات را تضمین می‌کند.
داده‌های جمع‌آوری شده همچنین نشان می‌دهد که این تکنیک آزمایشی نوآورانه، جایگزینی معتبر برای روش‌هایی است که تاکنون استفاده شده و ظرفیت گیرنده‌های نوری نورون‌های شبکیه را ذخیره می‌کند. این در حالی است که این روش وضوح مکانی نورون‌ها را حفظ و زمینه مناسبی برای آزمایش‌های بالینی آینده در انسان ایجاد می‌کند. علاوه بر این، توسعه این نانوموادهای حساس به نور، راه را برای برنامه‌های جدید در آینده برای توسعه علوم اعصاب و پزشکی باز می‌کند.
فابیو بنفناتی، یکی از پژوهشگران این پروژه می‌گوید: نتایج تجربی ما، ارتباط بالقوه نانوموادها را در توسعه پروتزهای شبکیه نسل دوم به‌منظور درمان شبکیه تخریب شده برجسته می‌کند و یک گام بزرگ و رو به جلو به شمار می‌آید. تولید یک ایمپلنت شبکیه مصنوعی مایع دارای ظرفیت بسیار خوبی برای اطمینان از بینایی در سطح وسیع و بینایی با وضوح بالاست. محصور کردن پلیمرهای فوتواکتیو در ذراتی که از گیرنده‌های نوری کوچک‌تر هستند، سطح فعال تعامل با نورون‌های شبکیه را افزایش می‌دهد و این امکان را فراهم می‌کند تا به راحتی کل سطح شبکیه را بپوشانند و میزان فوتواکتیو شدن را در سطح یک گیرنده نوری واحد اندازه بگیرند. فوتواکتیو به این معنی است که یک ماده می‌تواند با نور خورشید یا اشعه ماورای‌بنفش واکنش شیمیایی داشته باشد.
گوگلیلمو لانزانی، یکی دیگر از پژوهشگران این مطالعه می‌گوید: ما در این تحقیق از فناوری نانو در حوزه پزشکی استفاده کرده‌ایم. به‌ویژه ما در آزمایشگاه‌های خود نانوذرات پلیمری را تحقق بخشیدیم. نانوذرات پلیمری مانند سلول‌های فتوولتائیک ریز که بر پایه کربن و هیدروژن و از اجزای اساسی بیوشیمیایی زندگی هستند، رفتار می‌کنند. این نانوذرات پس از تزریق به شبکیه، توده‌های کوچکی را تشکیل می‌دهند که اندازه آن قابل مقایسه با سلول‌های عصبی است که به شکلی مؤثر مانند گیرنده‌های نوری رفتار می‌کنند.
گراسیا پرتیل، مدیر واحد چشم‌پزشکی در مرکز IRCCS Ospedale Sacro Cuore Don Calabria می‌گوید: عمل جراحی برای تزریق زیر جلدی شبکه با نانوذرات فوتو اکتیو کم تهاجمی‌تر و به‌طور بالقوه قابل تکرار است. در عین حال، از مزایای پروتزهای پلیمری برخوردار است که به‌طور طبیعی نسبت به نوری که وارد چشم می‌شود حساس هستند و به عینک، دوربین یا منبع انرژی خارجی احتیاج ندارند.
این پژوهش براساس مدل‌های پیش‌بالینی انجام شده است و آزمایش‌های بیشتری برای تبدیل این روش به یک درمان بالینی برای بیماری‌هایی چون رتینیت پیگمنتوزا و تخریب ماکولا لازم است.


فعال شدن نورون‌های شبکیه‌ای
نتایج تجربی نشان می‌دهد که تحریک نور طبیعی نانوذرات، در واقع، باعث فعال شدن نورون‌های شبکیه‌ای می‌شود که از نابودی در امان مانده است و به این ترتیب عملکرد گیرنده‌های نوری را در بخش‌های سالم تقلید می‌کند