«فیز» در گزارشی آورده است که یک گروه پژوهشی بین‌المللی ذرات میکروسکوپی‌ را ابداع کرده‌اند که می‌توانند شبکیه‌های نابینا را قادر کنند تا به نور واکنش نشان دهند.

▫️ این ذرات مانند گیرنده‌های نوری بسیار کوچک عمل می‌کنند. پژوهشگران آنها را به چشم تزریق می‌کنند و ذرات در مجاورت سلول‌های عصبی شبکیه مستقر می‌شوند. وقتی نور به این ذرات می‌تابد، فرآیندهای الکتریکی و شیمیایی خاصی را آغاز می‌کند که می‌توانند سلول‌های عصبی را فعال و آنها را به ارسال سیگنال‌هایی به سوی مغز وادار کنند.

▫️ پژوهشگران در آزمایش‌هایی روی موش‌های نابینا موفق شدند سیگنال‌های ناشی از نور را در قشر بینایی مغز شناسایی کنند و واکنش‌های رفتاری به نور را ببینند. همچنین، آنها نشان دادند که این فناوری می‌تواند سلول‌های عصبی موجود در بافت شبکیه خوک را فعال کند.

یافته‌های این پژوهش، فصل جدیدی را در یک پروژه تحقیقاتی رقم می‌زنند که هفت سال پیش در «دانشگاه آرهوس»(Aarhus University) با ایده‌ای بلندپروازانه آغاز شده بود. ایده این بود که آیا پژوهشگران می‌توانند نوعی سلول خورشیدی میکروسکوپی بسازند تا در بدن قرار بگیرد و با استفاده از نور، فعالیت‌های سلولی را کنترل کند.

«منگلین چن»(Menglin Chen)، دانشیار گروه مهندسی زیست و شیمی دانشگاه آرهوس گفت: وقتی کارمان را آغاز کردیم، پرسش بنیادین ما این بود که آیا می‌توانیم ماده‌ای را بسازیم تا به عنوان یک رابط بی‌سیم میان نور و سلول‌های زنده عمل کند. اکنون می‌بینیم که این ذرات قادر هستند سلول‌های عصبی را در شبکیه‌های نابینا فعال کنند. این امر ما را به هدف بلندمدتمان یعنی توسعه نوع جدیدی از پروتز شبکیه نزدیک‌تر می‌کند.

برای درک نحوه عملکرد این فناوری باید به بخش پشتی چشم نگاه کنیم که شبکیه در آن قرار دارد. گیرنده‌های نوری حساس به نور موجود در شبکیه معمولا نور را می‌گیرند و سیگنال‌هایی را منتشر می‌کنند که مغز برای ایجاد بینایی از آنها بهره می‌برد. در بیماری «رتینیت پیگمنتوزا»(Retinitis Pigmentosa)، این گیرنده‌های نوری به ‌تدریج تحلیل می‌روند. با وجود این، سایر سلول‌های عصبی و اتصالات درون شبکیه ممکن است سالم باقی بمانند. هدف پژوهشگران، بهره‌گیری از سلول‌های باقی‌مانده است.

این نانوذرات از نیمه‌رسانای حساس به نور «گرافیتیک کربن نیترید» ساخته شده‌اند و قطر آنها حدود ۳۰۰ نانومتر است. آنها ساختاری توخالی دارند که موجب می‌شود در جذب نور مرئی بسیار کارآمد عمل کنند. طراحی این نانوذرات تا حدی از کلروپلاست‌ها الهام گرفته شده است؛ ساختارهایی که گیاهان برای جذب انرژی نور خورشید از آنها استفاده می‌کنند.

وقتی نانوذرات در معرض نور قرار می‌گیرند، مجموعه‌ای از فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی را در محیط اطراف خود آغاز می‌کنند. این فرآیندها می‌توانند بر سیگنال‌دهی در سلول‌های زنده تأثیر بگذارند. پژوهشگران این اثر را در چندین مقیاس زیستی بررسی کرده‌اند. آنها با استفاده از لیزری که دقیقاً متمرکز شده بود، توانستند نانوذرات را در سلول‌ها فعال کنند و سیگنالی را برانگیزند که از میان سلول می‌گذشت و به سلول‌های مجاور منتقل می‌شد. در سلول‌های عضله قلب، پژوهشگران از نور معمولی LED برای تأثیرگذاری بر ریتم سلول‌ها و ایجاد ضربان‌های هماهنگ‌تر در آنها استفاده کردند، اما نتایج به‌دست‌آمده در چشم است که این فناوری را به یک کاربرد پزشکی ویژه نزدیک‌تر می‌کند.

پژوهشگران نانوذرات را به چشم‌ موش‌های مبتلا به نوع پیشرفته رتینیت پیگمنتوزا تزریق کردند. این ذرات روی سطح شبکیه و در نزدیکی سلول‌های گانگلیونی شبکیه که اطلاعات را از چشم به مغز منتقل می‌کنند، جمع شدند. هنگامی که پژوهشگران چشم‌ها را در معرض نور قرار دادند، فعالیت‌هایی را در قشر بینایی دیدند. موش‌ها نیز در واکنش به نور، رفتار خود را تغییر دادند. افزون بر این، پژوهشگران در بافت جداشده‌ شبکیه‌ خوک نشان دادند که در حضور نانوذرات، نور LED می‌تواند سلول‌های گانگلیونی را فعال کند.

این پژوهش در مجله «Nature Biomedical Engineering» به چاپ رسید.