Bionic øjenhåb blander lasere og guld

En ny tilgang til at genoprette synet ved hjælp af et 'bionisk øje' er ved at blive undersøgt på Swinburne University of Technology.

Laserstimuleringen af ​​optiske nerver er fokus for denne forskning for at udvikle en synsprotese - måske en lille laseranordning monteret i et par briller - ligesom cochlear-implantatet til at genoprette hørelsen.

Swinburne's Applied Optics and Biomedical Engineering Groups søger statslig og filantropisk finansiering til at fremme denne forskning ved hjælp af guld nanopartikler til at forstærke laserlys.

Disse mikroskopiske nanopartikler, fikseret til optiske nerver og samlet til at reagere på forskellige laserlysbølgelængder, kan blive nøglen til at genoprette synet for mennesker, der har mistet deres syn på grund af degenerativ øjensygdom.

Forskerne leder efter en berøringsfri metode til at stimulere nerver og udforsker brugen af ​​laserlys, snarere end de direkte elektriske stimuleringsteknikker, der er blevet den konventionelle tilgang.

Ved hjælp af en laserkilde med meget lav intensitet forsøger de at generere den rigtige mængde varme, der kræves for at fremkalde en reaktion fra nerveceller uden at beskadige dem.

Ifølge forsker-ph.d.-studerende Chiara Paviolo, det nye koncept udforsker potentialet for lys til at levere langt mere præcis nervecellestimulering end elektroder.

"Elektroder har brug for en elektrisk strøm, og derfor stimulerer de en gruppe nerver, " sagde Paviolo.

"Lys, imidlertid, giver os mulighed for at målrette individuelle nerver, og dette burde betyde mere præcis kommunikation af optiske signaler - et væsentligt resultat, hvis informationen, der leveres til hjernen via en protese, skal betyde noget nyttigt med hensyn til former, farver, dimensioner. Du vil ikke bare have optisk 'støj'."

Det oprindelige mål er at binde nanopartiklerne til nerven med succes og derefter opnå en reaktion på lysvarme.

Guldnanopartikler bliver brugt, fordi guld er inert, biokompatibel og har plasmoniske eller lysfølsomme egenskaber. Guldnanopartiklerne kan også fremstilles til at reagere på forskellige bølgelængder, gør grænsefladen kontrollerbar.

"En af udfordringerne er at udvikle nanopartikler, der er termisk stabile, " sagde professor i Biointerface Engineering Sally McArthur. "Mens varme på den ene side er nødvendig, det skal også begrænses for at undgå at beskadige celler. Laservarme har længe været brugt i medicin til bevidst at dræbe væv, men i dette tilfælde søges det modsatte resultat."

For at måle og kontrollere varmen, Swinburne-teamet bygger en molekylær termisk sensor til at måle, hvor meget varme der produceres, så de kan finde ud af, hvordan de skal kontrollere det.

Holdets ultimative ambition for sin teknologi er en protese, der i første omgang vil genoprette synet til mennesker, der har mistet synet gennem retinitis pigmentose eller makuladegeneration.

"Med disse sygdomme er nerven stadig i live, gør det til en stærk kandidat til en protese, " sagde Paviolo.

Paviolo sagde, at international interesse allerede er ved at opbygge Swinburne-projektet, fordi konceptet med at bruge lysstimulering kombineret med nanoteknologi er nyt.