La retina artificiale è made in Italy / The artificial retina is made in Italy

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Si può restituire la sensibilità alla luce nella retina danneggiata di un ratto usando un polimero fotovoltaico. Una ricerca dell'Istituto italiano di tecnologia

Di solito il passaggio è a senso contrario: la tecnologia imita la natura per copiare ora un meccanismo, ora un altro. In questo caso però le cose sono andate diversamente: il team di ricercatori guidati da Fabio Benfenati e Guglielmo Lanzani dell‘Istituto Italiano di Tecnologia (Iit) ha infatti preso in prestito dalla tecnologia delle celle solari organiche un materiale fotovoltaico per ripristinare in laboratorio il funzionamento di una retina danneggiata. Lo studio, che apre le porte alla creazione di retine artificiali biocompatibili da utilizzare in caso di malattie degenerative che colpiscono l’ occhio, è stato pubblicato su Nature Photonics.

L’idea di partenza dei ricercatori è stata quella di sostituire le funzionalità di coni e bastoncelli (neuroni specializzati nel rispondere agli stimoli luminosi della retina) con un materiale sensibile alla luce. La scelta è caduta su un polimero organico (rr-P3HT), un semiconduttore fotovoltaico. A differenza di altri impianti retinici, come quelli basati sul silicio e non completamente flessibili, infatti l’uso di un polimero organico può adattarsi meglio alla curvatura dell’ occhio, perché soffice, leggero e, appunto, flessibile. Ma soprattutto è un materiale sensibile alla luce e non ha bisogno di una sorgente elettrica esterna per funzionare.

Come ricorda Technology Review, tempo fa gli scienziati avevamo dimostrato come fosse possibile far crescere dei neuroni su un substrato contente un materiale fotovoltaico e osservare come la stimolazione con la luce di quest’ultimo fosse in grado di accendere i neuroni, creando un’interfaccia ibrida. Successivamente gli scienziati hanno proseguito i loro esperimenti, depositando la retinadanneggiata (a livello dei fotorecettori) di ratti su un pezzo di vetro ricoperto con un sottile film del polimero organico rr-P3HT. In questo modo i ricercatori hanno ricreato un modello di patologie quali laretinite pigmentosa e la degenerazione maculare. Inviando quindi degli stimoli luminosi sulla superficie i ricercatori hanno osservato un picco di attività nei neuroni della retina simile a quanto si osserverebbe nel caso di un tessuto non danneggiato, dimostrando che di fatto il polimero può restituire la sensibilità alla luce persa.

Anche se, precisano gli scienziati, il polimero non è in grado di coprire diversi valori di luminosità, e per ora mancano le conferme dell’efficacia del sistema in vivo (sono in programma studi su modelli animali di retinite pigmentosa) le promesse per nuovi impianti retinici ci sono tutte, come commenta anche Benfenati: “Il risultato che abbiamo raggiunto è fondamentale per procedere verso la realizzazione di una protesi retinica organica per l’uomo. Abbiamo dimostrato che il tessuto retinico  degenerato nei fotorecettori, una volta a contatto con lo strato di semiconduttore, recupera la sua fotosensibilità a livelli di luminosità paragonabili alla luce diurna e genera segnali elettrici nel nervo ottico del tutto simili a quelli generati da retine normali”.

ENGLISH

Sensitivity to light can be returned to the damaged retina of a rat using a photovoltaic polymer. A research by the Italian Institute of Technology

Usually the passage is the opposite: technology imitates nature to copy one mechanism now, now another. In this case, however, things have gone differently: the team of researchers led by Fabio Benfenati and Guglielmo Lanzani of the Italian Institute of Technology (IIT) has in fact borrowed from photovoltaic solar cell technology a photovoltaic material to restore the operation in the laboratory of a damaged retina. The study, which opens the door to the creation of biocompatible artificial retinas to be used in case of degenerative diseases affecting the eye, has been published in Nature Photonics.

The researchers' initial idea was to replace the functions of cones and rods (neurons specialized in responding to light stimuli in the retina) with a light-sensitive material. The choice fell on an organic polymer (rr-P3HT), a photovoltaic semiconductor. Unlike other retinal implants, such as those based on silicon and not completely flexible, in fact the use of an organic polymer can better adapt to the curvature of the eye, because it is soft, light and, indeed, flexible. But above all it is a light sensitive material and does not need an external power source to operate.

As Technology Review recalls, scientists had long ago shown how it was possible to grow neurons on a substrate containing a photovoltaic material and observe how the stimulation with light of the latter was able to ignite the neurons, creating a hybrid interface . Later the scientists continued their experiments, depositing the retinadanniated (at the photoreceptors level) of rats on a piece of glass covered with a thin film of the organic polymer rr-P3HT. In this way the researchers have recreated a model of pathologies such as pigmentary laretinitis and macular degeneration. By sending light stimuli to the surface, the researchers observed a peak of activity in retinal neurons similar to what would be observed in the case of an undamaged tissue, demonstrating that in fact the polymer can restore sensitivity to the lost light.

Even if, scientists point out, the polymer is not able to cover different luminosity values, and for now the confirmations of the effectiveness of the in vivo system (studies on animal models of retinitis pigmentosa) are lacking, the promises for new implants there are all retinal, as also Benfenati comments: "The result we have achieved is fundamental to proceed towards the realization of an organic retinal prosthesis for humans. We have shown that the retinal tissue degenerates in the photoreceptors, once in contact with the semiconductor layer, recovers its photosensitivity to brightness levels comparable to daylight and generates electrical signals in the optic nerve quite similar to those generated by normal retinas ".

Da:

https://www.galileonet.it/2013/03/la-retina-artificiale-e-made-in-italy/