Физики и биологи превратили наночастицы в беспроводные «солнечные батареи» для ослепшего глаза. Введенные обычным уколом микроскопические частицы заменяют погибшие фоторецепторы и заставляют мозг снова видеть свет.
Международная команда ученых во главе со специалистами из Орхусского университета (Дания) разработала светочувствительные наночастицы, которые могут играть роль микроскопических датчиков света. Инъекция этих элементов прямо в глаз позволяет активировать нервные клетки в поврежденной сетчатке. Результаты исследования опубликовали в журнале Nature Biomedical Engineering.
При тяжелых дегенеративных заболеваниях, таких как пигментный ретинит, естественные фоторецепторы сетчатки постепенно погибают, приводя к неизбежной слепоте. Однако более глубокие слои нервных клеток — в частности, ганглионарные нейроны, отправляющие зрительный сигнал непосредственно в мозг — долгое время остаются полностью жизнеспособными. Физики и биологи нашли способ наладить прямую связь с этими уцелевшими нейронами без хирургической имплантации громоздкой электроники и сложной генной модификации.
Созданные наночастицы диаметром приблизительно 300 нанометров состоят из полупроводникового материала — графитоподобного нитрида углерода. Полые внутри, они по своей конструкции напоминают хлоропласты растений и максимально эффективно поглощают видимый свет.
После введения с помощью инъекции частицы равномерно оседают на поверхности сетчатки прямо около нейронов. В момент попадания света наночастицы запускают локальные физико-химические реакции, генерирующие импульс, который побуждает соседние нервные клетки отправлять сигналы в головной мозг.
В экспериментах на полностью ослепших мышах ученые зафиксировали отклик в зрительной коре головного мозга при включении света, а сами подопытные животные начали реагировать на изменение освещения поведением. Эффективность работы этой системы также успешно подтвердили на изолированных тканях сетчатки свиньи.
Главное преимущество новой технологии — ее универсальность. В отличие от существующей генетической терапии, подбираемой строго под конкретную патологию, или традиционных электронных чипов, требующих полостных операций, эти микроскопические «солнечные батареи» вводятся простым уколом и работают независимо от причины потери зрения. В ближайшие годы авторы проекта планируют детально изучить долгосрочную безопасность материала в тканях глаза перед стартом клинических испытаний на людях.
Автор: Марк Чернов