Nanoteknologi anvendt til medicin:Den første flydende nethindeprotese

Forskning ved IIT-Istituto Italiano di Tecnologia (Italiensk Institut for Teknologi) har ført til den revolutionerende udvikling af en kunstig flydende nethindeprotese for at modvirke virkningerne af sygdomme som retinitis pigmentosa og aldersrelateret makuladegeneration, der forårsager den progressive degeneration af fotoreceptorer af nethinden, resulterer i blindhed. Undersøgelsen er offentliggjort i Natur nanoteknologi .

Undersøgelsen repræsenterer det nyeste inden for nethindeproteser og er en udvikling af den plane kunstige nethindemodel udviklet af det samme hold i 2017 og baseret på organiske halvledermaterialer ( Naturmaterialer 2017, 16:681-689).

Den 'anden generation' kunstige nethinde er biomimetisk, tilbyder høj rumlig opløsning og består af en vandig komponent, hvor fotoaktive polymere nanopartikler (hvis størrelse er 350 nanometer, således omkring 1/100 af diameteren af ​​et hår) er suspenderet, og vil erstatte beskadigede fotoreceptorer.

De eksperimentelle resultater viser, at den naturlige lysstimulering af nanopartikler, faktisk, forårsager aktivering af retinale neuroner skånet for degeneration, dermed efterligner fotoreceptorers funktion hos raske forsøgspersoner.

Sammenlignet med andre eksisterende tilgange, den nye flydende natur af protesen sikrer hurtig og mindre traumatisk operation, der består af mikroinjektioner af nanopartikler direkte under nethinden, hvor de forbliver fanget og erstatter de degenererede fotoreceptorer; denne metode sikrer også øget effektivitet.

De indsamlede data viser også, at den innovative eksperimentelle teknik repræsenterer et gyldigt alternativ til de metoder, der hidtil er anvendt til at genoprette retinale neurons fotoreceptive kapacitet, samtidig med at deres rumlige opløsning bevares, lægger et solidt grundlag for fremtidige kliniske forsøg med mennesker. I øvrigt, udviklingen af ​​disse lysfølsomme nanomaterialer åbner vejen for nye fremtidige anvendelser inden for neurovidenskab og medicin.

"Vores eksperimentelle resultater fremhæver nanomaterialers potentielle relevans i udviklingen af ​​anden generations nethindeproteser til behandling af degenerativ nethindeblindhed, og repræsenterer et stort skridt fremad, "Fabio Benfenati kommenterede. "Skabelsen af ​​et flydende kunstigt nethindeimplantat har et stort potentiale til at sikre vidfeltsyn og højopløsningssyn. Indeslutning af de fotoaktive polymerer i partikler, der er mindre end fotoreceptorerne, øger den aktive overflade af interaktion med nethindens neuroner, og gør det nemt at dække hele nethindens overflade og at skalere fotoaktiveringen på niveau med en enkelt fotoreceptor."

"I denne forskning har vi anvendt nanoteknologi til medicin, " konkluderer Guglielmo Lanzani. "I vores laboratorier har vi især realiseret polymer nanopartikler, der opfører sig som små solceller, baseret på kulstof og brint, grundlæggende komponenter i livets biokemi. Når det først er injiceret i nethinden, disse nanopartikler danner små aggregater, hvis størrelse er sammenlignelig med neuronernes størrelse, der effektivt opfører sig som fotoreceptorer."

"Den kirurgiske procedure til subretinal injektion af fotoaktive nanopartikler er minimalt invasiv og potentielt replikerbar over tid, i modsætning til plane nethindeproteser, " tilføjer Grazia Pertile, Direktør ved Operating Unit of Ophthalmology hos IRCCS Ospedale Sacro Cuore Don Calabria. "På samme tid, det bevarer fordelene ved polymerproteser, som er naturligt følsomme over for lyset, der kommer ind i øjet og ikke kræver briller, kameraer eller eksterne energikilder."

Forskningsstudiet er baseret på prækliniske modeller, og yderligere eksperimenter vil være grundlæggende for at gøre teknikken til en klinisk behandling af sygdomme som retinitis pigmentosa og aldersrelateret makuladegeneration.