Wetenschappers melden dat ze met succes 's werelds eerste ultradunne kunstmatige netvlies hebben ontwikkeld en getest dat de bestaande implanteerbare visualisatietechnologie voor blinden enorm zou kunnen verbeteren. Het flexibele apparaat, gebaseerd op zeer dunne 2D-materialen, ooit het gezichtsvermogen van de miljoenen mensen met netvliesaandoeningen zou kunnen herstellen. En met een paar aanpassingen, het apparaat zou kunnen worden gebruikt om hart- en hersenactiviteit te volgen.

De onderzoekers presenteren hun werk vandaag op de 256e National Meeting &Exposition van de American Chemical Society (ACS).

"Dit is de eerste demonstratie dat je grafeen met weinig lagen en molybdeendisulfide kunt gebruiken om met succes een kunstmatig netvlies te fabriceren, "Nanshu Lu, doctoraat, zegt. "Hoewel dit onderzoek nog in de kinderschoenen staat, het is een zeer opwindend startpunt voor het gebruik van deze materialen om het gezichtsvermogen te herstellen, " ze zegt, eraan toevoegend dat dit apparaat ook elders in het lichaam kan worden geïmplanteerd om hart- en hersenactiviteiten te controleren.

Het netvlies, gelegen aan de achterkant van het oog, bevat gespecialiseerde fotoreceptorcellen, staafjes en kegeltjes genaamd, die binnenkomend licht omzetten in zenuwsignalen. Deze impulsen reizen via de oogzenuw naar de hersenen waar ze worden gedecodeerd in visuele beelden.

Ziekten zoals maculaire degeneratie, diabetische retinopathie en retinitis pigmentosa kunnen het netvliesweefsel beschadigen of vernietigen, leidend tot verlies van het gezichtsvermogen of volledige blindheid. Er is geen remedie voor veel van deze ziekten, maar op siliconen gebaseerde netvliesimplantaten hebben bij sommige mensen een klein beetje zicht hersteld. Echter, Lu zegt dat deze apparaten onbuigzaam zijn, plat en kwetsbaar, waardoor het moeilijk voor hen is om de natuurlijke kromming van het netvlies te repliceren. Als resultaat, op siliconen gebaseerde netvliesimplantaten produceren vaak wazige of vervormde beelden en kunnen langdurige belasting of schade aan het omliggende oogweefsel veroorzaken, inclusief de oogzenuw. lu, die aan de Universiteit van Texas in Austin is, en haar medewerker Dae-Hyeong Kim, doctoraat, die aan de Seoul National University zit, streefde naar een dunner, flexibeler alternatief dat de vorm en functie van een natuurlijk netvlies beter zou nabootsen.

De onderzoekers gebruikten 2D-materialen, waaronder grafeen en molybdeendisulfide, evenals dunne laagjes goud, aluminiumoxide en siliciumnitraat om een ​​flexibel, hoge dichtheid en gebogen sensorarray. Het apparaat, die lijkt op het oppervlak van een afgeplatte voetbal of icosaëder, past zich aan de grootte en vorm van een natuurlijk netvlies aan zonder het mechanisch te verstoren.

In laboratorium- en dierstudies, fotodetectoren op het apparaat absorbeerden gemakkelijk licht en lieten het door een zachte externe printplaat gaan. De printplaat bevatte alle elektronica die nodig is om licht digitaal te verwerken, stimuleren het netvlies en verwerven signalen van de visuele cortex. Op basis van deze onderzoeken, de onderzoekers hebben vastgesteld dat dit prototype kunstmatige netvlies biocompatibel is en met succes de structurele kenmerken van het menselijk oog nabootst. Ze zeggen dat het een belangrijke stap kan zijn in de zoektocht naar de ontwikkeling van de volgende generatie zachte bio-elektronische netvliesprothesen.

Doorgaan, Lu onderzoekt manieren om deze technologie te integreren in mechanisch en optisch onmerkbare elektronische tatoeages die op het huidoppervlak worden gelamineerd om realtime gezondheidsinformatie te verzamelen. Lu zegt dat het team van plan is om transistors aan deze transparante e-tatoeages toe te voegen om signalen van de hersenen of het hart te versterken, zodat ze gemakkelijker kunnen worden gecontroleerd en behandeld. Deze ultradunne sensoren en elektroden kunnen ook op het oppervlak van het hart worden geïmplanteerd om aritmieën te detecteren. Lu zegt dat artsen ze kunnen programmeren om zich als kleine pacemakers te gedragen. elektrische impulsen door het hart sturen om het probleem te verhelpen.