Onderzoek aan het IIT-Istituto Italiano di Tecnologia (Italiaans Instituut voor Technologie) heeft geleid tot de revolutionaire ontwikkeling van een kunstmatige vloeibare retinale prothese om de effecten tegen te gaan van ziekten zoals retinitis pigmentosa en leeftijdsgebonden maculaire degeneratie die de progressieve degeneratie van fotoreceptoren van het netvlies, blindheid tot gevolg. De studie is gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie .

De studie vertegenwoordigt de stand van de techniek op het gebied van netvliesprothesen en is een evolutie van het planaire kunstmatige netvliesmodel dat in 2017 door hetzelfde team is ontwikkeld en is gebaseerd op organische halfgeleidermaterialen ( Natuurmaterialen 2017, 16:681-689).

Het kunstmatige netvlies van de 'tweede generatie' is biomimetisch, biedt een hoge ruimtelijke resolutie en bestaat uit een waterige component waarin fotoactieve polymere nanodeeltjes (met een grootte van 350 nanometer, dus ongeveer 1/100 van de diameter van een haar) worden opgehangen, en zal beschadigde fotoreceptoren vervangen.

De experimentele resultaten laten zien dat de natuurlijke lichtstimulatie van nanodeeltjes, in feite, veroorzaakt de activering van retinale neuronen die gespaard blijven van degeneratie, waardoor het functioneren van fotoreceptoren bij gezonde proefpersonen wordt nagebootst.

In vergelijking met andere bestaande benaderingen, het nieuwe vloeibare karakter van de prothese zorgt voor snelle en minder traumatische chirurgie die bestaat uit micro-injecties van nanodeeltjes direct onder het netvlies, waar ze gevangen blijven en de gedegenereerde fotoreceptoren vervangen; deze methode zorgt ook voor een verhoogde effectiviteit.

De verzamelde gegevens laten ook zien dat de innovatieve experimentele techniek een geldig alternatief vormt voor de methoden die tot nu toe zijn gebruikt om de fotoreceptieve capaciteit van retinale neuronen te herstellen met behoud van hun ruimtelijke resolutie, een solide basis leggen voor toekomstige klinische proeven bij mensen. Bovendien, de ontwikkeling van deze lichtgevoelige nanomaterialen opent de weg naar nieuwe toekomstige toepassingen in de neurowetenschappen en de geneeskunde.

"Onze experimentele resultaten benadrukken de potentiële relevantie van nanomaterialen bij de ontwikkeling van retinale prothesen van de tweede generatie voor de behandeling van degeneratieve retinale blindheid, en betekent een grote stap voorwaarts, " Fabio Benfenati becommentarieerd. "De creatie van een vloeibaar kunstmatig netvliesimplantaat heeft een groot potentieel om een ​​breedveldzicht en zicht met hoge resolutie te garanderen. Het insluiten van de fotoactieve polymeren in deeltjes die kleiner zijn dan de fotoreceptoren verhoogt het actieve oppervlak van interactie met de retinale neuronen, en maakt het mogelijk om gemakkelijk het gehele netvliesoppervlak te bedekken en de fotoactivatie op het niveau van een enkele fotoreceptor te schalen."

"In dit onderzoek hebben we nanotechnologie toegepast op medicijnen, " concludeert Guglielmo Lanzani. "Vooral in onze laboratoria hebben we polymeer nanodeeltjes gerealiseerd die zich gedragen als kleine fotovoltaïsche cellen, op basis van koolstof en waterstof, fundamentele componenten van de biochemie van het leven. Eenmaal in het netvlies geïnjecteerd, deze nanodeeltjes vormen kleine aggregaten waarvan de grootte vergelijkbaar is met die van neuronen, die zich effectief gedragen als fotoreceptoren."

"De chirurgische procedure voor de subretinale injectie van fotoactieve nanodeeltjes is minimaal invasief en potentieel repliceerbaar in de tijd, in tegenstelling tot vlakke netvliesprothesen, " voegt Grazia Pertile toe, Directeur bij de operationele eenheid oogheelkunde bij IRCCS Ospedale Sacro Cuore Don Calabria. "Tegelijkertijd, het behoudt de voordelen van polymere prothesen, die van nature gevoelig zijn voor het licht dat het oog binnenvalt en waarvoor geen bril nodig is, camera's of externe energiebronnen."

Het onderzoek is gebaseerd op preklinische modellen en verdere experimenten zullen van fundamenteel belang zijn om van de techniek een klinische behandeling te maken voor ziekten zoals retinitis pigmentosa en leeftijdsgebonden maculaire degeneratie.