La retina, il sottile strato di tessuto situato nella parte posteriore dell’occhio, è composta da cellule fotorecettrici che convertono la luce visibile in segnali elettrici, un processo essenziale per la vista umana. Alcune patologie, come la degenerazione retinica, causano il malfunzionamento di queste cellule fotorecettrici, con conseguente cecità. I ricercatori dell’Università di Yonsei, dell’Istituto per le Scienze di Base (IBS) e di altri istituti nella Repubblica di Corea hanno recentemente sviluppato una nuova retina artificiale che potrebbe ripristinare parzialmente la vista nelle persone con retine danneggiate.
Il nuovo dispositivo, presentato in un articolo pubblicato su Nature Electronics , funziona rilevando la luce nel vicino infrarosso e convertendola in segnali elettrici, che stimolano un altro tipo di cellule nella retina che rimangono intatte.
“Molte persone soffrono di cecità a causa di malattie retiniche che causano la degenerazione dei fotorecettori”, hanno scritto Won Gi Chung, Inhea Jeong e i loro colleghi nel loro articolo. “La stimolazione elettrica dei neuroni retinici può ricreare i potenziali d’azione associati alla vista che vengono generati da queste cellule. Presentiamo una sottile retina artificiale che può essere applicata sulla superficie epiretinica e può convertire la luce nel vicino infrarosso (NIR) in stimoli elettrici che stimolano selettivamente le cellule gangliari.”
Come funziona la retina artificiale
La retina artificiale sviluppata da questo gruppo di ricerca è composta da due elementi principali: una matrice di fototransistor e un insieme di microelettrodi a metallo liquido. La matrice di fototransistor è una griglia di minuscoli dispositivi fotosensibili in grado di rilevare la luce nel vicino infrarosso (ovvero la luce che si trova appena oltre le lunghezze d’onda visibili) e di convertirla in segnali elettrici.
Gli elettrodi a micropilastro in metallo liquido , d’altro canto, sono strutture a forma di pilastro realizzate in un metallo liquido morbido che conduce elettricità. Queste strutture trasmettono i segnali elettrici prodotti dai fototransistor direttamente alle cellule della retina che inviano informazioni visive al cervello, note come cellule gangliari retiniche. Nella maggior parte dei casi di degenerazione retinica, queste cellule sono meno colpite rispetto alle cellule fotorecettrici, pertanto potrebbero essere ancora in grado di trasmettere informazioni al cervello.
“La retina artificiale è costituita da una matrice di fototransistor sensibili al vicino infrarosso e da microelettrodi tridimensionali in metallo liquido”, hanno scritto gli autori. “Gli elettrodi in metallo liquido aumentano la vicinanza alle cellule gangliari della retina, fornendo un’efficace iniezione di carica e riducendo al minimo i danni ai tessuti, grazie al loro basso modulo di Young.”
I ricercatori hanno testato la loro retina artificiale applicandola a tessuti estratti da retine e alle retine di topi ciechi vivi. I risultati sono stati molto promettenti, poiché il dispositivo non sembrava avere effetti dannosi evidenti sui tessuti o sui topi. Inoltre, il comportamento e l’attività cerebrale dei topi ciechi suggerivano che il dispositivo avesse parzialmente ripristinato la loro capacità di percepire la luce nell’ambiente circostante.
“Studi ex vivo dimostrano la sua biocompatibilità, e studi in vivo su topi sani e ciechi dimostrano la percezione sia della luce visibile che di quella nel vicino infrarosso, come indicato da registrazioni corticali e test comportamentali”, ha scritto il team. “In futuro, la retina potrebbe essere utilizzata per creare un canale visivo nel vicino infrarosso in pazienti affetti da cecità degenerativa dei fotorecettori, senza interferire con la loro visione naturale residua.”
Risultati preliminari e potenzialità future
I risultati del team sono ancora preliminari e saranno necessari ulteriori test prima che il dispositivo possa essere sperimentato sugli esseri umani o utilizzato in ambito clinico. Se si dimostrerà sicuro ed efficace sugli esseri umani, la nuova retina artificiale potrebbe rappresentare una vera e propria rivoluzione, aprendo nuove possibilità per alcune persone non vedenti.
La retina umana si affida naturalmente alle cellule fotorecettrici per convertire la luce visibile in segnali elettrici. Le percezioni visive che deriverebbero dalla stimolazione artificiale delle cellule gangliari con segnali derivati dalla luce infrarossa sono ancora sconosciute.
La retina artificiale sviluppata dai ricercatori potrebbe quindi non solo ripristinare la vista perduta, ma anche ampliare le capacità sensoriali delle persone, sbloccando un nuovo “canale visivo” per captare segnali dalla luce infrarossa.
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