Un semiconductor orgánico podría revertir la ceguera degenerativa


      Un implante de retina orgánico diseñado en Italia puede estimular las neuronas de la retina y enviar señales al cerebro, restaurando la visión casi normal indefinidamente a ratas con ceguera degenerativa sin causar daño aparente a sus ojos.

Esa es la afirmación de los investigadores que la desarrollaron, que creen que podría conducir potencialmente a tratamientos para una causa importante de ceguera en los seres humanos. Otros investigadores, sin embargo, son más cautelosos.

La Retinitis pigmentosa describe múltiples trastornos genéticos que causan la muerte de los fotorreceptores en la retina. Estos conducen a la ceguera, a pesar de que las otras neuronas relacionadas con el procesamiento de la señal y el nervio óptico siguen siendo funcionales. Actualmente no hay tratamiento clínico efectivo para la enfermedad, pero varios grupos están desarrollando varias propuestas para reemplazar efectivamente estos fotorreceptores perdidos estimulando artificialmente las neuronas de la retina.

Si bien esto podría un día restaurar la visión de un paciente, estos enfoques enfrentan graves dificultades.

Por ejemplo, la mayoría de los implantes requieren una fuente de alimentación, y el cableado en el globo ocular es extremadamente complicado. Una solución es una célula fotovoltaica que genera un voltaje usando sólo la luz entrante, pero esto enfrenta dos problemas principales. En primer lugar, los investigadores anteriores han encontrado que la intensidad de la luz ambiente es insuficiente para estimular las neuronas. En segundo lugar, el silicio es mucho más rígido que el tejido nervioso: "En el largo plazo, [el silicio] puede inducir una reacción por el tejido", dice el neurocientífico Fabio Benfenati del Centro de Neurociencia y Tecnología Synaptic en Génova, "llevando a encapsulación, ]."

Sustrato sedoso

En la nueva investigación, el científico de materiales Guglielmo Lanzani del Centro de Nano Ciencia y Tecnología de Milán y sus colegas diseñaron un implante retiniano más flexible y orgánico basado en una célula solar polimérica.

Ellos depositaron una fina capa de polímero conductor sobre un sustrato a base de seda y lo cubrieron con un polímero semiconductor. Cuando el semiconductor absorbe un fotón, crea un par de electro-agujeros llamado excitón. Los agujeros positivos son atraídos dentro del polímero conductor, mientras que los electrones permanecen en el semiconductor, causando una carga negativa.

Los cirujanos encabezados por el oftalmólogo Grazia Pertile del Hospital Sacro Cuore, cerca de Verona, implantaron los dispositivos debajo de las retinas de las ratas del Royal College of Surgeons (RCS) - una cepa de ratas que desarrollan con fiabilidad retinitis pigmentosa debido a una mutación genética también encontrada en algunos casos humanos enfermedad. Colocaron los implantes de manera que el polímero semiconductor estuviera en contacto con las neuronas de la retina, de modo que la absorción de luz aplicaría un voltaje negativo a las células. Después de 30 días, cuando la hinchazón de la cirugía había cesado completamente, el grupo de Benfenati comparó la visión de las ratas con ratas RCS no tratadas y ratas sanas.

Primero probaron la contracción de la pupila en respuesta a la luz, encontrando que aunque estaba perceptiblemente alterada en ratas no tratadas de RCS, era casi normal en ratas con el implante. Los investigadores demostraron que la sensibilidad a la luz y la agudeza visual de las ratas implantadas eran sustancialmente mejores que las de las ratas no tratadas y que la tomografía por emisión de positrones mostró que el metabolismo de sus córtices visuales primarios era mayor. Además, las ratas - que naturalmente prefieren ambientes oscuros - evitó la luz de manera más eficaz.

Sin envejecimiento

Los investigadores probaron las ratas nuevamente más tarde, tanto después de 180 días como después de 300 días: encontraron que, aunque la calidad de la visión de las ratas implantadas disminuyó, permaneció tan buena con relación a las otras ratas. "Hay una disminución generalizada en la visión [de las ratas] con la edad", explica Benfenati. La recuperación de la visión de las ratas parece ser mayor de lo que puede explicarse por la simple energía fotovoltaica, por lo que los investigadores sospechan que otros efectos están involucrados, aunque no se sabe con exactitud cuáles son.

Después de diseccionar a las ratas, los investigadores probaron las prótesis removidas de sus ojos y mostraron que funcionaban de manera similar a las prótesis almacenadas en condiciones estériles. Los investigadores ahora están probando un implante adaptado a los ojos de cerdo: "Creemos que, basándonos en estos datos, probablemente podríamos intentar el primer implante [humano] en los próximos dos años", dice Benfenati.

"El artículo es de hecho interesante", dice el oftalmólogo Mark Humayun de la Universidad del Sur de California en Los Ángeles. A él le impresiona la sencillez de usar la luz para estimular el implante, aunque advierte: "La retina de la rata RCS se sabe que es mucho más fácil de estimular.Cuando se trata de un paciente con degeneración retiniana de larga data, hemos encontrado que la intensidad de la luz ambiente Es insuficiente y requiere una luz intensificada, a menudo soles múltiples ".

Luces brillantes

Daniel Palanker de la Universidad de Stanford, es más escéptico, señalando que, en sus pruebas de laboratorio del implante, los investigadores usan luz seis millones

Veces más intensa que algunos niveles de luz a los que respondieron las ratas. "Esto indica que la respuesta visual no tiene nada que ver con la respuesta fotovoltaica del polímero", concluye. En cambio, sugiere que es probablemente un factor no identificado (llamado un factor trófico) que extiende la vida de las neuronas degeneradas. Este es un efecto bien documentado de un implante de retina (incluso uno no funcional), y los investigadores intentan descartar esta explicación mostrando que un implante de seda sin el revestimiento fotovoltaico no funciona. Palanker, sin embargo, no está convencido: "Su implante de control es mucho más fino (0,8 μm) que el real (30 μm), y sospecho que no podría ser implantado como una capa plana", dice, "Por lo tanto no puede servir como Un control real ".

 


Publicado el jueves 09 de marzo de 2017 en Retina

Fuente:

Enlace: http://physicsworld.com/cws/article/news/2017/mar/07/organic-semiconductor-could-reverse-degenerative-blindness

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