Nanocavi per rigenerare la retina e riacquistare la vista

Per recuperare la vista un dispositivo che riproduce la funzione delle cellule fotosensibili della retina. Struttura basata su nanocavi in biossido di titanio ricoperti da nanoparticelle di oro si mostra essere sensibile alla luce ed ai colori.

Come funziona la vista

La retina è un importante tessuto sensibile alla luce che trasduce le informazioni di luce in attività neurali attraverso strati multipli di cellule neuronali. La luce che entra nell’occhio passa attraverso la retina trasparente ed è per lo più catturata dai fotorecettori visivi contenenti pigmenti. La funzionalità dei fotorecettori può essere alterata fino a portare all’ipovisione o alla cecità da gravi patologie degenerative come la retinite pigmentosa o la degenerazione maculare. Un primo approccio protesico sviluppato in passato per questo tipo di problemi prevede l’inserimento nella retina di dispositivi che sono essenzialmente videocamere miniaturizzate. In particolare si fa uso di una matrice di fotodiodi posizionata subretinalmente che rileva i segnali del vicino infrarosso da una videocamera.

Rigenerazione retinica attraverso biomateriali a base di nanocavi
Interfaccia nanocavi-retina. A)Illustrazione dell’occhio. B)Comparazione retina-fotorecettori (necrotici) e retina-nanocavi.
Ph: Tang et al.

L’idea dei ricercatori – i nanocavi

Recentemente si è seguita strada una tecnologia diversa, che sfrutta le proprietà di nuovi materiali nanostrutturati di natura polimerica o i nanotubi di carbonio. In questo caso però gli strati fotoreattivi richiedono un circuito microelettronico aggiuntivo a valle per elaborare il segnale da inviare al nervo ottico, il che, fino ad ora, ne ha limitato le applicazioni.

Gengfeng Zheng e colleghi della Fudan University a Shanghai hanno invece realizzato nanocavi di biossido di titanio rivestiti con nanoparticelle di oro. Il dispositivo è in grado di generare una tensione elettrica quando viene esposto alla radiazione luminosa. Il segnale che produce viene comunicato ai neuroni vicini riproducendo la trasduzione fisiologica dei segnali.

I risultati e le prospettive future

L’esperimento si è svolto su topi ciechi per permettere loro il recupero della vista. La nanostruttura ideata si è dimostrata in grado di ripristinare la risposta elettrica dei neuroni e la dilatazione delle pupille quando i topi erano esposti alla luce verde, blu e ultravioletta, indicando una ripresa della sensibilità alla luce. In particolare gli array di nanotubi, posti subretinalmente nei topi ciechi, hanno evocato una risposta nella corteccia visiva primaria (V1) in vivo, così come il miglioramento del riflesso pupillare della luce (PLR). Risultato che conferma il recupero della funzione visiva 4-8 settimane dopo la chirurgia implantare, indicando quindi il potenziale uso di array di nanocavi di biossido di titanio come dispositivi protesici sottoretinici.

RIgenerazione della retina attraverso biomateriali basati su nanocavi
Retina di topi affetti da maculopatia
Ph: liquidarea.com

Dai risultati si può notare che l’impianto è stato tollerato bene dai topi e ha mantenuto costante la sua funzionalità per otto settimane. L’evidenza sperimentale fa dunque ben sperare che in futuro si possano realizzare impianti protesici per le malattie degenerative dell’occhio in grado di ripristinare la vista in pazienti umani.