Netzhautprothesen: Neuentwicklung in der Schweiz

Die Newsletter-Redaktion möchte Ihnen nachstehend aus einer aktuellen englischsprachigen Meldung über eine Neuentwicklung eines Netzhautimplantats in Lausanne (Schweiz) berichten, die vielleicht Ihr Interesse findet:

Die "École polytechnique fédérale de Lausanne" (EPFL, deutsch Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne) ist eine technisch-naturwissenschaftliche Universität in Lausanne, Schweiz.

EPFL-Forscher haben laut aktuellen Meldungen eine neue Art von Netzhautimplantat für Menschen entwickelt, die durch den Verlust von lichtempfindlichen Zellen in ihrer Netzhaut blind geworden sind. Die epiretinale Prothese (POLYRETINA) soll teilweise ihr Gesichtsfeld wieder herstellen und soll ihre Lebensqualität deutlich verbessern können.

Zweiunddreißig Millionen Menschen auf der ganzen Welt sind blind. Bei 2 bis 4 Millionen von ihnen ist die Ursache dieses Zustandes der Verlust von lichtempfindlichen Zellen in ihrer Netzhaut.

Die bisher vielversprechendste Behandlung für diese Art von Blindheit ist ein retinales Implantat, das Elektroden enthält, die die Netzhautzellen elektrisch stimulieren. "Aber verfügbare Implantate produzieren nur moderate Ergebnisse, und ihre Träger sind immer noch gesetzlich blind", sagt Diego Ghezzi, der Inhaber des Medtronic Lehrstuhl für Neuroengineering (LNE) an der EPFL School of Engineering. "Um ein "normales" Leben zu führen, sollte ein Gesichtfeld von mindestens 40 Grad erreicht werden. Bisher verfügbare Implantate erreichen aber nur 20 Grad."

Die LNE-Forscher haben ein bahnbrechendes, drahtloses Implantat aus hochflexiblem und biegsamem Material mit photovoltaischen Pixeln (Photodioden) entwickelt. Sie erwarten, dass die Träger ein Gesichtsfeld von 46 Grad und eine viel bessere Auflösung erhalten. Diese Ergebnisse wurden kürzlich in Nature Communications veröffentlicht.

Ergebnisse verfügbarer Implantate

Die derzeit verfügbaren Netzhautimplantate bestehen aus einem Gitter von Elektroden, die direkt auf der Netzhaut angeordnet sind. Die Implantate sind mit einer Brille und einer Kamera und einem tragbaren Mikrocomputer verbunden. Die Kamera erfasst Bilder, die in das Sichtfeld des Implantat-Trägers gelangen, und sendet sie an den Computer, der sie in elektrische Signale umwandelt und an die Elektroden überträgt. Die Elektroden stimulieren die retinalen Ganglienzellen basierend auf den Lichtmustern, die im Sichtfeld detektiert werden. Der Implantat-Träger muss dann lernen, die ankommenden visuellen Empfindungen zu interpretieren, um die Bilder zu "sehen". Je zahlreicher und detaillierter die Muster sind, desto leichter ist es für den Träger, sie zu erkennen.

Eine größere Oberfläche bedeutet mehr Pixel

Das Implantat der EPFL besteht wie herkömmliche Implantate aus einer Reihe von Pixeln, einer Brille und einer Kamera - aber ohne Drähte. Es hat auch eine größere Oberfläche, um das Gesichtsfeld zu erweitern und die Bildqualität zu verbessern. Die Vergrößerung bedeutet auch, dass mehr retinale Zellen durch die photovoltaischen Pixel stimuliert werden. "Dies wird das Blickfeld erweitern", sagt Laura Ferlauto, Wissenschaftlerin am LNE. "Existierende Implantate stimulieren nur Zellen in der Mitte der Netzhaut." Naïg Chenais, eine Doktorandin im Labor, fügt hinzu: "Es bedeutet auch, dass wir die Anzahl der photovoltaischen Pixel erhöhen können, was die Bilder schärfen wird." Das gleiche Bild sieht sehr unterschiedlich aus, je nachdem wie viele Pixel verfügbar sind.

Chirurgische Herausforderungen

Bisher war die Größe von Netzhautimplantaten hauptsächlich durch die Länge des chirurgischen Schnitts im Auge begrenzt. "Der Schnitt muss so klein wie möglich sein, um das Gewebe nicht zu beschädigen", sagt Chenais. Um diese Hürde zu überwinden, entschieden sich die Forscher für ein extrem flexibles Material. Dadurch kann das Implantat während der Operation gefaltet werden. So kann ein größeres Implantat eingeführt werden, ohne dass der Einschnitt verlängert werden muss. Das Material ist ein transparentes, ungiftiges Polymer, das bereits im medizinischen Bereich verwendet wird. "Da das Polymer flexibel ist, kann sich das Implantat der Krümmung des Auges anpassen und in größerem Kontakt mit den Netzhautganglien stehen", ergänzt Marta Airaghi Leccardi, eine weitere Doktorandin am LNE.

Photovoltaische Pixel und keine Drähte

Die Forscher konnten ihr Implantat drahtlos machen, indem sie die Elektroden durch photovoltaische Pixel ersetzten. Im Gegensatz zu Elektroden erzeugen die solarbetriebenen Pixel selbst einen elektrischen Strom und benötigen keine externe Energiequelle. Das von der Kamera aufgenommene Licht muss daher nicht mehr in elektrische Signale umgewandelt werden. Stattdessen muss es intensiviert werden, um von den photovoltaischen Pixeln erkannt und verarbeitet zu werden. "Die Pixel reagieren nur auf Lichtsignale, die bestimmte Anforderungen an Intensität, Dauer und Wellenlänge erfüllen", sagt Ferlauto. "Natürliches Licht allein ist nicht genug." Ein zweiter Vorteil von photovoltaischen Pixeln ist, dass sie weniger Platz benötigen als Elektroden. Mehr von ihnen können auf das Implantat passen, was sowohl die Sehschärfe als auch das Sichtfeld erhöht.

Erste Ergebnisse

In der ersten Testreihe erwies sich der Prototyp als nicht toxisch und verbesserte das Gesichtsfeld und die Sehschärfe erfolgreich. Der nächste Schritt werden In-vivo- Studien sein, um weitere Faktoren zu untersuchen, z.B. wie sich die Pixel verhalten und wie lange das Implantat hält. "Es wird auch interessant sein zu sehen, wie gut sich Menschen an diese neue Sichtweise anpassen, die anders ist als unsere natürliche Sichtweise", schließt Ferlauto. (Anmerkung der Redaktion: die bisherigen Untersuchungen wurden im Labor bzw. mit isolierten Tieraugen durchgeführt).

Publikation

" Design und Validierung einer faltbaren und photovoltaischen Weitfeld-Epiretinalprothese ", Nature Communications, Laura Ferauto (EPFL), Marta JI Airaghi Leccardi (EPFL), Naïg AL Chenais (EPFL), Paola Vagni (EPFL), Michele Bevilacqua (EPFL), Thomas J Wolfensberger (Hôpital Ophtalmique Jules Gonin, Universität Lausanne, Schweiz), , Kevin Sivula (EPFL) und Diego Ghezzi (EPFL).

Projektförderung

Diese Studie wurde von der Europäischen Kommission (EU-Projekt 701632, https://cordis.europa.eu/project/rcn/200960_de.html) , der Fondation Pierre Mercier pour la science und der Velux Stiftung (Projekt 1102) finanziert.

Quelle:

École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)

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Zuletzt geändert am 01.07.2018 10:05