Organiska ledande pigment kan ge blinda synen åter

Forskare vid Tel Aviv University i Israel och Linköpings universitet har, under ledning av Eric Glowacki, forskningsledare för området organiska nanokristaller, Laboratoriet för organisk elektronik vid Linköpings universitet, tagit fram en liten, enkel fotoaktiv film som konverterar impulser av ljus till elektriska signaler som i sin tur stimulerar neuroner - nervceller.

Artificiella näthinnor en första applikation

Forskarna har valt att fokusera på en applikation som ligger nära till hands, artificiella näthinnor som i framtiden kan ger blinda synen åter. De svenska forskarna, specialiserade på nanomaterial och applikationer i organisk elektronik, har arbetat tillsammans med forskare i Israel, Italien och Österrike för att optimera tekniken. Experiment med de artificiella näthinnorna har utförts av Yael Haneins forskargrupp vid Tel Avivs universitet i Israel. Gruppen är världsledande när det gäller kopplingen mellan elektronik och nervsystem.

Resultaten presenteras i ansedda tidskriften Advanced Materials.

Näthinnan består av ett antal tunna lager ljuskänsliga celler i ögonbotten som omvandlar infallande ljus till nervsignaler. Andra celler i näthinnan bearbetar sedan nervimpulserna och skickar dem vidare via synnerven till syncentrum. Den artificiella näthinnan kan opereras in om synen försvunnit på grund av att de ljuskänsliga cellerna har degraderats och inte längre kan omvandla ljus till elektriska pulser.

Ljuskänslig film

Den artificiella näthinnan består av en rund, tunn fotoaktiv film som fungerar likt pixlarna i en ljussensor i en digitalkamera. Varje pixel är i mikroskala, hundra gånger mindre än en enskild cell och diametern är mindre än diametern på ett hårstrå. Filmen består av pigment av halvledande nanokristaller, pigment som är billiga och ofarliga och som används i såväl kosmetika som i tatueringar.

– Vi har optimerat den fotoaktiva filmen för rött ljus, nära infrarött, eftersom det är våglängder där biologisk vävnad, som ben, blod och hud, är som mest transparent. Det ger möjlighet för flera applikationer i människokroppen i framtiden, säger Eric Glowacki.

Han beskriver den konstgjorda näthinnan som en mikroskopisk munk (donut), med pigmentkristallerna i mitten och en liten tunn metallring runt. Den fungerar utan yttre kopplingar och nervcellerna aktiveras utan någon fördröjning.

– Att få kontroll över stimuleringen av nervceller kräver aktivering med korta svarstider, här aktiveras nervcellerna direkt. Vi har visat att vi med vår plattform kan stimulera såväl neuroner i hjärnan som neuroner i icke-fungerande näthinnor, säger David Rand, postdoktor vid Tel Aviv University.

WCMM

Eric Glowacki och hans forskargrupp vid Laboratoriet för organisk elektronik, Campus Norrköping, är också en del av  Wallenberg centrum för molekylärmedicinsk forskning, WCMM, vid Linköpings universitet, en unik forskarmiljö där teknik utvecklas i samarbete mellan forskare inom nanomaterial, biomedicin och biologi.

Direct electrical neurostimulation with organic pigment photocapacitors, David Rand, Marie Jakesova, Gur Lubin, Ieva Vebraite, Moshe David Pur, Vedran Derek, Tobias Cramer, Serdar Sariciftci, Yael Hanein, Eric Daniel Glowacki, Advanced Materials 2018. DOI: 10.1002 adma.201707292