شبكية العين النانوية الاصطناعية توفر رؤية فائقة

نجح فريق من العلماء الصينيين في إنشاء شبكية عين اصطناعية باستخدام عنصر التيلوريوم النادر، والتي لا تعيد الرؤية للحيوانات العمياء فحسب، بل تمنحها أيضًا "الرؤية الفائقة" - القدرة على رؤية الضوء تحت الأحمر الذي لا تستطيع العين المجردة اكتشافه.

طوّر فريق البروفيسور وانغ شويان البحثي في جامعة فودان بشانغهاي هذه التقنية، ونُشرت مؤخرًا في مجلة ساينس . وتفتح هذه النتائج آفاقًا جديدة لعلاج العمى لدى البشر.

مادة شبكية العين الاصطناعية التي أجرتها جامعة فودان يمكنها استعادة الرؤية وتعزيزها. علم التصوير

وقد قام وانج وزملاؤه بتطوير عصب اصطناعي باستخدام أسلاك التيلوريوم النانوية (TeNWNs) التي تمكن من التحويل الضوئي الكهربائي بكفاءة في كل من النطاق المرئي والأشعة تحت الحمراء (انظر وجهة نظر فرنانديز).

يُظهر TeNWN توافقًا حيويًا جيدًا ولا يتطلب مصدر طاقة خارجيًا. يُمكن لهذا العصب الاصطناعي تحسين الرؤية لدى الفئران ونماذج الرئيسيات غير البشرية. يُمكن أن يُحسّن استخدام TeNWN كفاءة الأعصاب الاصطناعية الشبكية بشكل كبير.

التيلوريوم عنصر معدني نادر، يُستخرج عادةً كمنتج ثانوي لتكرير النحاس. بفضل خواصه الكهروضوئية الفائقة، يُمكن للتيلوريوم تحويل الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء إلى إشارات كهربائية دون الحاجة إلى معدات إضافية، مما يُغني عن دور الخلايا المُستقبلة للضوء في شبكية العين.

في الدراسة، استخدم العلماء تقنية الترسيب الكيميائي لإنشاء أسلاك نانوية من التيلوريوم يبلغ قطرها 150 نانومترًا فقط، ثم ربطوها بشبكات (تُسمى TeNWNs) تعمل كـ"سقالة" للشبكية الاصطناعية. زُرعت هذه الأجهزة مباشرة في عيون فئران عمياء.

بعد يوم واحد فقط من الجراحة، بدأت الفئران تستعيد ردود أفعال حدقتيها وقدرتها على تحديد مصادر الضوء. وعند اختبارها تحت الأشعة تحت الحمراء، تفوقت الفئران المزروعة حتى على الفئران العادية في اختبارات التعرف على الأنماط وفي العثور على مصابيح LED، وهو أمر لم تتمكن الفئران العادية من تحقيقه لعدم قدرتها على رؤية الأشعة تحت الحمراء.

إذا تمكنت من رؤية الأشعة تحت الحمراء، فهذا يُعتبر تفوقًا بصريًا لدى البشر. صورة توضيحية.

كما تم اختبار هذه التقنية بنجاح على قرود المكاك العمياء دون أي مضاعفات. والجدير بالذكر أنه عند زرعها في عيون قرود تتمتع برؤية طبيعية، زادت الشبكية الاصطناعية من حساسية الأشعة تحت الحمراء.

في الطبيعة، هناك حيوانات، مثل الثعابين، تقوم بتقييم بيئتها بشكل أكثر دقة من خلال استشعار الأشعة تحت الحمراء وطيف الضوء المرئي.

لا تحتوي العين البشرية على مستقبلات ضوئية تستجيب لطيف الأشعة تحت الحمراء، ولا يستطيع الضوء تحت الأحمر ذو الأطوال الموجية الأطول والطاقة المنخفضة إثارة الإشارات البصرية.

بالنسبة للمرضى الذين يعانون من أمراض عيون حادة (مثل الضمور البقعي)، يُمكن للرؤية بالأشعة تحت الحمراء، من حيث المبدأ، أن تُساعد على الرؤية في ظروف الإضاءة الخافتة والظلام. ويمكن أن يُحقق تطوير تقنيات تستخدم طيفًا أوسع من الضوء، بما في ذلك الأشعة تحت الحمراء، فوائد كبيرة.

سبق للمختبر نفسه أن طوّر أول شبكية عين اصطناعية من أسلاك نانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم عام ٢٠٢٣، وأطلق تجارب سريرية بشرية في عدة مستشفيات تابعة لجامعة فودان. مع ذلك، لا توجد معلومات عن خطط لاختبار تقنية TeNWN الجديدة على البشر.

وعلق الخبير إدواردو فرنانديز من جامعة ييل (الولايات المتحدة) بأن طريقة الفريق الصيني لديها القدرة على فتح جيل جديد من الأجهزة التي تحول الضوء إلى إشارات عصبية، مما يوفر الرؤية، وإن كانت محدودة، للعديد من المكفوفين.

أصبحت الصين الآن أكبر منتج ومستهلك للتيلوريوم في العالم . ويلعب هذا العنصر دورًا متزايد الأهمية في الصناعات الاستراتيجية، مثل التبريد الحراري الكهربائي، والخلايا الشمسية، وأجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء.

تمهد هذه الدراسة الناجحة على الحيوانات الطريق لتجارب بشرية مستقبلية، مما يدل على إمكانات هذا الطرف الاصطناعي في استعادة الرؤية المرئية وتوسيع نطاق الإدراك المعزز للأشعة تحت الحمراء للمكفوفين وتوفير حل أكثر أمانًا وفعالية وأوسع نطاقًا من التقنيات الحالية.