Μια ομάδα Αυστραλών επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας (UNSW) του Σίδνεϋ διερευνά την πιθανότητα εμφύτευσης μικροσκοπικών ηλιακών συλλεκτών στους βολβούς των ματιών των ανθρώπων, κάτι που θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στη θεραπεία των ανίατων οφθαλμικών ασθενειών.
Ηλιακά Μάτια για το Μέλλον;
Τα νευροπροσθετικά, συσκευές που αποκαθιστούν τη χαμένη λειτουργικότητα αλληλεπιδρώντας με το νευρικό σύστημα, προσφέρουν πολλά υποσχόμενους τρόπους για τη βελτίωση της ποιότητας ζωής. Η ιδέα έκανε παραλληλισμούς με το ευρέως αναγνωρισμένο κοχλιακό εμφύτευμα, το οποίο μετατρέπει τον ήχο σε ηλεκτρικά σήματα για να διεγείρει το ακουστικό νεύρο σε άτομα με σοβαρή βαρηκοΐα. Ερευνητές από διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένων μηχανικών, νευροεπιστημόνων, κλινικών γιατρών και ειδικών στη βιοτεχνολογία, οραματίζονται να αξιοποιήσουν αυτή την τεχνολογία για την αντιμετώπιση των βλαβών της όρασης που προκαλούνται από κατεστραμμένους φωτοϋποδοχείς-κύτταρα που είναι υπεύθυνα για την ανίχνευση φωτός και χρώματος.
Ο Δρ Udo Roemer, ειδικός στα φωτοβολταϊκά ή στην τεχνολογία ηλιακών πάνελ, ηγήθηκε της έρευνας στο UNSW. Τα άτομα που πάσχουν από παθήσεις όπως η μελαγχρωστική αμφιβληστροειδίτιδα και η ηλικιακή εκφύλιση της ωχράς κηλίδας εμφανίζουν σταδιακή απώλεια όρασης καθώς οι φωτοϋποδοχείς τους επιδεινώνονται. Ο Roemer προτείνει μια νέα προσέγγιση για την παράκαμψη κατεστραμμένων φωτοϋποδοχέων αξιοποιώντας την ηλιακή τεχνολογία για να μετατρέψει το φως που εισέρχεται στο μάτι σε ηλεκτρική ενέργεια, διευκολύνοντας τη μετάδοση οπτικών πληροφοριών στον εγκέφαλο.
Οι παραδοσιακές μέθοδοι που περιλαμβάνουν εμφυτεύματα με βάση ηλεκτρόδια απαιτούν πολύπλοκες διαδικασίες με σύρματα που εισάγονται στο μάτι. Αντίθετα, η ιδέα του Roemer περιλαμβάνει την τοποθέτηση ενός μικροσκοπικού ηλιακού πάνελ στον βολβό του ματιού, εξαλείφοντας την ανάγκη για δυσκίνητα καλώδια. Αυτή η αυτοτροφοδοτούμενη και φορητή λύση στοχεύει να μετατρέψει το φως απευθείας σε ηλεκτρικές ώσεις, τις οποίες ο εγκέφαλος ερμηνεύει ως οπτικά ερεθίσματα.
Ενσωμάτωση ηλιακών κυψελών για αποκατάσταση της όρασης
Ενώ η προηγούμενη έρευνα είχε διερευνήσει την ενσωμάτωση ηλιακών κυψελών για την αποκατάσταση της όρασης, η εστίαση του Roemer μετατοπίζεται τώρα σε υλικά ημιαγωγών όπως το αρσενίδιο του γαλλίου και το φωσφίδιο του ινδίου του γαλλίου. Αυτά τα υλικά προσφέρουν μεγαλύτερη ευελιξία στις ιδιότητες συντονισμού σε σύγκριση με τις συμβατικές συσκευές με βάση το πυρίτιο. Ο Roemer τονίζει την ανάγκη για υψηλότερες τάσεις για τη διέγερση των νευρώνων, γεγονός που καθιστά αναγκαία τη στοίβαξη πολλαπλών ηλιακών κυψελών.
Η τρέχουσα έρευνα βρίσκεται στο στάδιο της απόδειξης της ιδέας, με αρχικά πειράματα που δείχνουν την επιτυχή στοίβαξη δύο ηλιακών κυψελών σε μια μεγάλη επιφάνεια στο εργαστήριο. Η επόμενη φάση περιλαμβάνει τη σμίκρυνση αυτών των κυψελών σε pixel κατάλληλα για αποκατάσταση της όρασης, ακολουθούμενη από την ενσωμάτωση πρόσθετων ηλιακών κυψελών για την ενίσχυση της τάσης εξόδου. Ο Roemer οραματίζεται οι μελλοντικές επαναλήψεις της τεχνολογίας να έχουν μέγεθος περίπου 2 mm², με διαστάσεις pixel περίπου 50 μικρόμετρα. Ωστόσο, παραμένουν σημαντικά εμπόδια πριν από την κλινική εφαρμογή, συμπεριλαμβανομένων εκτεταμένων εργαστηριακών δοκιμών και επικύρωσης σε ζωικά μοντέλα.
Επιπλέον, οι προκλήσεις που σχετίζονται με την ένταση του ηλιακού φωτός απαιτούν συμπληρωματικές συσκευές όπως γυαλιά ή έξυπνα γυαλιά για την ενίσχυση των ηλιακών σημάτων για αξιόπιστη νευρωνική διέγερση. Ενώ η προοπτική της αποκατάστασης της όρασης με ηλιακή ενέργεια προσφέρει ελπίδα σε άτομα με εκφυλιστικές οφθαλμικές παθήσεις, η πρακτική εφαρμογή περιμένει περαιτέρω πρόοδο και αυστηρή αξιολόγηση. «Ένα πράγμα που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι ακόμη και με την αποτελεσματικότητα των στοιβαγμένων ηλιακών κυψελών, το ηλιακό φως από μόνο του μπορεί να μην είναι αρκετά ισχυρό για να λειτουργήσει με αυτά τα ηλιακά κύτταρα που είναι εμφυτευμένα στον αμφιβληστροειδή», δήλωσε ο Roemer σε μια δήλωση.
«Οι άνθρωποι μπορεί να πρέπει να φορούν κάποιο είδος γυαλιών ή έξυπνων γυαλιών που λειτουργούν παράλληλα με τα ηλιακά κύτταρα που είναι σε θέση να ενισχύσουν το σήμα του ήλιου στην απαιτούμενη ένταση που απαιτείται για την αξιόπιστη διέγερση των νευρώνων στο μάτι», πρόσθεσε.