ИСКУССТВЕННАЯ СЕТЧАТКА: ЧЕРЕЗ 3 ГОДА УЖЕ В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ
Свидиненко Юрий (Svidinenko)
Многие читали интервью с Робертом Фрайтасом, в котором он предвидел имплантацию множества наноустройств в сетчатку глаза для имитации зрения в реальном времени для слепых людей: «Нанороботы также смогут обмениваться данными с живыми клетками, включая нервные клетки. Они смогут „вставлять“ новые сигналы, которых не существует в обычной передаче данных между клетками; гасить или изменять сигналы, проходящие через отдельные клетки и нервные волокна; или, что еще интереснее, передавая определенный сигнал, вызывать цепь ответных реакций в человеческом теле. Некоторые из этих методов основываются на прямом обмене данными между нанороботами и нейронами головного мозга (или другими нервными клетками). Одна из моих любимых идей — окулярная передача данных, в которой нанороботы, подключенные к каждой клетке радужной оболочки глаза, позволяют вести контроль за полем зрения пациента в реальном времени…»
Сегодня это возможно без столь сложных наноустройств, как описывал Роберт Фрайтас. С помощью нанотехнологий уже сейчас можно делать надежные биосовместимые НЭМС- и МЭМС имплантанты. Проект «искусственной сетчатки», начавшийся в 1999 году, в октябре 2004 получил дальнейшее развитие. Согласно новой программе Министерства Энергетики США «искусственная сетчатка» будет в клинической практике уже в 2007 году.
Принцип действия устройства прост: оно перехватывает оптическое изображение и перерабатывает его в электрические сигналы, которые транслируются в зрительный нерв.
Имплантант «искусственной сетчатки» состоит из двух частей: одни находится непосредственно внутри глазного яблока, другая же — снаружи в очках пациента. На линзе очков установлена миниатюрная камера, которая перехватывает изображение и передает его на микропроцессор, находящийся в дужке очков. Микропроцессор превращает сигнал с камеры в набор электрических импульсов, «понятных» для глазного нерва. В линзе очков вмонтирована передающая радиоантенна, она транслирует полученный код прямо в глазное яблоко. Принимающая антенна расположена вокруг радужной оболочки глаза. Она связана с крохотным имплантантом, который определенным количеством электродов соединен с глазным нервом. С помощью имплантанта и происходит передача сигнала в мозг пациента.
принцип работы «искусственной сетчатки»
14 октября 2004 года в Чикаго на конференции по вопросам дальнейшего развития технологии «искусственной сетчатки» были освещены некоторые результаты работы ученых. Так, два пациента с имплантированным прототипом сетчатки, изготовленном в 2002 году, могли «видеть» крупные буквы и различать некоторые предметы: чашку, нож, доску и т. п. При этом один из них до операции страдал слепотой около 50 лет (здесь можно посмотреть видеоклип с симуляцией того, что видит человек с 16-электродным имплантантом). В 2004 году уже шесть добровольцев носят микроэлектронный имплантант «искусственной сетчатки», который выполняет функции живых клеток-фоторецепторов. Впервые технология «искусственной сетчатки» была продемонстрирована на выставке «What’s Next Expo», проходившей весной 2002 года в США.
На конференции в Чикаго, в основном, обсуждалось дальнейшее развитие нового прототипа продукта — 1000-электродной искусственнной сетчатки. Для ее производства и внедрения Министерство энергетики США выделило пять научно-исследовательских лабораторий; проект поддерживает частная компания Second Sight Medical Products Inc. и три университета. Все стороны подписали соглашение по ускорению развития и производства «искусственной сетчатки».
изображение от 25х25 электродной сетчатки (голова человека)
Необходимо сказать, что рабочие имплантанты, которые уже «подарили» зрение шестерым людям, содержат от 50 до 100 рабочих электродов. Первый прототип содержал всего 16. Новая «искусственная сетчатка» будет содержать около 1000 электродов.
так будет выглядеть новый имплантант
На конференции также был определен перечень изыскательских работ, которые должны выполнить различные лаборатории для улучшения «искусственной сетчатки». Вот они:
Oak Ridge разрабатывает улучшенные имплантационные электроды и технологию для их массового производства.
Ученые из Argonne National Laboratory проводят тесты на биосовместимость имплантанта. Для того, чтобы он не отторгался, ученые покрыли микроэлектронную матрицу рецепторов нанокристаллическим алмазоидным материалом, который биосовместим с человеческим организмом.
Специалисты из Lawrence Livermore National Laboratory разрабатывают гибкую основу для имплантанта, чтобы он мог плавно совпадать с формой глазного дна.
Команда Los Alamos National Laboratory разрабатывает более эффективные технологии оптического отображения и его трансляции по нервной ткани в мозг.
Ученые из Sandia National Laboratories улучшают с помощью МЭМС-технологий электроды.
Университет North Carolina State University проводит электрическое и тепловое моделирование устройства для того, чтобы узнать, какое количество энергии нужно для стимуляции нервных клеток электродами для передачи зрительной информации.
Университет University of California работают над беспроводным вариантом камеры для взаимодействия с имплантантом.
Частная компания Second Sight создает прототип 1000-электродного устройства и проводит ряд клинических тестов.Также она отвечает за клинические испытания продукта и дальнейшее его внедрение в повседневную практику.
На конференции также обсудили «фронт работ», который необходимо проделать, прежде чем устройство появится в повседневной клинической практике. Один из недостатков устройства — то, что зрительные образы передаются на имплантант через камеру, находящуюся в специальных очках.
Новая программа, разработанная на конференции, включает в себя устранение этого и других недостатков, а также улучшение биосовместимости имплантанта с живой сетчаткой для длительного ношения.
Министерство Энергетики США планирует вложить в исследования около двадцати миллионов долларов в течение трех ближайших лет. Проект также поддерживает частная компания Second Sight Medical Products Inc., Национальный Институт Здоровья и Национальное Научное Общество.
Автор: Свидиненко Юрий.
Источник: EurekAlert,DOE
Источник: Nanotechnology News Network
Дата: 15 октября 2004