Златните наночастици дават нова надежда за възстановяване на зрението

Ново проучване на изследователи от университета Браун показва, че златните наночастици – микроскопични късчета злато, хиляди пъти по-тънки от човешки косъм – един ден могат да се използват за възстановяване на зрението при хора с макулна дегенерация и други нарушения на ретината.

Изследването е публикувано в списание ACS Nano и подкрепено от Националния институт по здравеопазване. В него изследователският екип демонстрира, че наночастиците, инжектирани в ретината, могат успешно да стимулират зрителната система и да възстановят зрението при мишки с нарушения на ретината. Откритията предполагат, че нов тип система за зрително протезиране, при която наночастиците, използвани в комбинация с малко лазерно устройство, вградено в чифт очила, може един ден да помогне на хората с нарушения на ретината да виждат отново.

„Това е нов тип ретинална протеза, която има потенциала да възстанови загубеното зрение при дегенерация на ретината, без да се налага сложна операция или генетична модификация. Смятаме, че тази техника може да промени парадигмите за лечение на дегенеративни състояния на ретината“, заяви Джиаруи Ни, постдокторант в Националния институт по здравеопазване, който ръководи изследването, докато завършва докторантурата си в Браун.

Ни извърши изследванията, докато работи в лабораторията на Джонгхуан Лий, доцент в Училището по инженерство на Браун и преподавател в Института за мозъчни науки „Карни“ на Браун, който ръководи работата и е старши автор на изследването.

Заболявания на ретината като дегенерация на макулата и пигментен ретинит засягат милиони хора по света. Тези състояния увреждат светлочувствителните клетки в ретината, наречени фоторецептори – „пръчици“ и „колбички“, които преобразуват светлината в малки електрически импулси. Тези импулси стимулират други видове клетки, разположени по-нагоре в зрителната верига, наречени биполярни и ганглийни клетки, които обработват сигналите от фоторецепторите и ги изпращат към мозъка.

Този нов подход използва наночастици, инжектирани директно в ретината, за да се заобиколят увредените фоторецептори. Когато инфрачервената светлина се фокусира върху наночастиците, те генерират малко количество топлина, която активира биполярните и ганглийните клетки по същия начин, както фоторецепторните импулси. Тъй като заболявания като макулната дегенерация засягат предимно фоторецепторите, а биполярните и ганглийните клетки остават непокътнати, стратегията има потенциала да възстанови загубеното зрение.

В това ново проучване изследователският екип тества подхода с наночастици в ретината на мишки и в живи мишки с нарушения на ретината. След като инжектират течен разтвор на наночастици, изследователите използват шарена лазерна светлина в близката инфрачервена област, за да проектират форми върху ретината. Използвайки калциев сигнал за откриване на клетъчна активност, екипът потвърждава, че наночастиците възбуждат биполярни и ганглийни клетки в модели, съответстващи на формите, проектирани от лазера.

Експериментите показаха, че нито разтворът на наночастиците, нито лазерната стимулация са предизвикали откриваеми неблагоприятни странични ефекти, както показват метаболитните маркери за възпаление и токсичност. С помощта на сонди изследователите потвърждават, че лазерната стимулация на наночастиците е предизвикала повишена активност в зрителния кортекс на мишките. Това е индикация, че отсъстващите преди това зрителни сигнали са били предавани и обработвани от мозъка. Според изследователите това е знак, че зрението е било поне частично възстановено, което е добър знак за евентуално прилагане на подобна технология при хората.

Изследователите предвиждат система, която да комбинира наночастиците с лазерна система, монтирана в чифт очила. Камерите в очилата ще събират данни за изображения от външния свят и ще ги използват за управление на моделирането на инфрачервен лазер. След това лазерните импулси ще стимулират наночастиците в ретината на хората, което ще им позволи да виждат.

Подходът е подобен на този, който беше одобрен от Агенцията по храните и лекарствата за употреба от хора преди няколко години. По-старият подход съчетаваше система от камери с малък електроден масив, който се имплантираше хирургически в окото. Според Ни подходът с наночастици има няколко основни предимства.

Като начало, той е много по-малко инвазивен. За разлика от операцията, „интравитреалната инжекция е една от най-простите процедури в офталмологията“, каза Ни.

Съществуват и функционални предимства. Разделителната способност на предишния подход беше ограничена от размера на електродната решетка – около 60 квадратни пиксела. Тъй като разтворът от наночастици покрива цялата ретина, новият подход може потенциално да покрие цялото зрително поле на човека. И тъй като наночастиците реагират на близка инфрачервена светлина, а не на зрителна светлина, системата не пречи непременно на остатъчното зрение, което човек може да запази.

Според Ни е необходимо да се извърши още работа, преди подходът да бъде изпробван в клинична среда, но тези ранни изследвания показват, че е възможно.

„Показахме, че наночастиците могат да останат в ретината в продължение на месеци без сериозна токсичност. И показахме, че те могат успешно да стимулират зрителната система. Това е много окуражаващо за бъдещи приложения“, посочи ученият.