junio 05, 2012

Pequeños paneles solares, son usadas como células para ayudar a restablecer la vista a los ciegos

El uso de micro paneles solares, como células colocadas quirúrgicamente debajo de la retina, los científicos de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford han desarrollado un sistema que algún día podría devolver la vista a personas que han perdido la visión debido a ciertos tipos de enfermedades degenerativas del ojo.

Este dispositivo - un nuevo tipo de prótesis de retina - consiste en un par de anteojos especialmente diseñados, los cuales están equipados con una cámara en miniatura y un PC de bolsillo que está diseñado para procesar el flujo de datos visuales. Las imágenes resultantes se muestran en una micropantalla de cristal líquido integrado en las gafas, similar a lo que se utiliza en gafas de vídeo para juegos. A diferencia de las gafas de vídeo normal, sin embargo, las imágenes se transmiten desde la pantalla LCD utilizando pulsos de láser de luz cercana al infrarrojo para un chip de silicio fotovoltaico - un tercio tan delgado como una hebra de cabello - implantado debajo de la retina.

Las corrientes eléctricas de los fotodiodos en el chip entonces accionan las señales en la retina, que luego fluyen al cerebro, permitiendo a un paciente recuperar la visión.

Un estudio, que fue publicado el pasado mes de mayo en la revista Nature Photonics, explica cómo los científicos probaron la estimulación fotovoltaica utilizando matrices del dispositivo protésico de diodo en la retina de rata in vitro y como se suscitó respuestas eléctricas, que son ampliamente aceptados los indicadores de la actividad visual, a partir de células de la retina . Los científicos están probando el sistema en ratones vivos, teniendo en cuenta tanto las mediciones fisiológicas y de comportamiento, y son la esperanza de encontrar un patrocinador para apoyar a las pruebas en seres humanos.

Este sistema, funciona como los paneles solares en el techo de una casa, convirtiendo la luz en corriente eléctrica, señalo Daniel Palanker, PhD, profesor asociado de oftalmología y uno de los autores principales del estudio. Pero en vez de la corriente generada fluya, por ejemplo, para alimentar de energía a su TV u otro equipo, este flujo de energía va a desembocar en la retina.

El prof. Palanker también es miembro del Laboratorio de Física Experimental Hansen de Stanford y del programa de investigación interdisciplinario de Stanford, Bio-X. El autor del estudio otros altos es Alexander Sher, PhD, del Instituto de Santa Cruz de Física de Partículas de la UC Santa Cruz, sus co-primeros autores son Keith Mathieson, PhD, un profesor visitante en el laboratorio de Palanker, y James Loudin, PhD, un post-doctorado erudito. Palanker y Loudin conjunto concebido y diseñado el sistema de prótesis y los paneles fotovoltaicos.

Por otro lado, actualmente existen varias otras prótesis de retina que se están desarrollando, y al menos dos de ellos están en ensayos clínicos. Por ejemplo, un dispositivo fabricado por la compañía de la visión de Los Angeles, fue aprobado en abril para su uso en Europa, y el otro fabricante de prótesis, una empresa alemana llamada Retina Implant AG, anunció los resultados de su ensayo clínico en Europa.

A diferencia de estos otros dispositivos - que requieren bobinas, cables o antenas en el interior del ojo para entregar el poder y la información sobre el implante de retina - el dispositivo de Stanford utiliza la luz infrarroja cercana para transmitir imágenes, evitando así la necesidad de alambres y cables, y hacer el dispositivo delgado y fácilmente implantable.

Los implantes actuales son muy voluminosos, y la cirugía para colocar el cableado intraocular para la recepción, el procesamiento y el poder es difícil, precisa el prof. Palanker. El dispositivo desarrollado por su equipo, señaló, no tiene prácticamente todo el hardware incorporado externamente en las gafas. "El cirujano sólo tiene que crear un pequeño espacio debajo de la retina y luego deslizar las células fotovoltaicas en su interior." Es más, uno puede embaldosar estas células fotovoltaicas en grandes cantidades dentro del ojo para proporcionar un campo de visión más amplio que los otros sistemas puede ofrecer, agregó.

La Universidad de Stanford posee patentes sobre dos tecnologías utilizadas en el sistema, y ​​Palanker y sus colegas recibiría regalías de la concesión de licencias de estas patentes.

La propuesta de la prótesis está destinada a ayudar a las personas que sufren de enfermedades degenerativas de retina, como la degeneración macular relacionada con la edad y retinitis pigmentosa. El primero es la primera causa de pérdida de visión en América del Norte, y la segunda causa un estimado de 1,5 millones de personas en todo el mundo a perder de vista, de acuerdo con el grupo sin fines de lucro Fighting Blindness Foundation. En estas enfermedades, las células fotorreceptoras de la retina lentamente van degenerando, en última instancia conduce a la ceguera. Sin embargo, las neuronas de la retina interna que normalmente transmiten las señales de los fotorreceptores en el cerebro estan en gran parte intactas. La prótesis de retina se basan en la idea de que hay otras maneras de estimular las neuronas.

El dispositivo de Stanford, utiliza luz del infrarrojo cercano, que tiene mayor longitud de onda que la luz visible normal. Es necesario el uso de este enfoque, porque la gente, cegada por enfermedades degenerativas de retina todavía tiene células fotorreceptoras, que siguen siendo sensibles a la luz visible. Para que esto funcione, tenemos que entregar mas luz de lo que la visión normal requiere, precisa el prof. Palanker; por otro lado, si usamos la luz visible, sería dolorosamente brillante. Cerca de la luz infrarroja no es visible a simple vista, aunque es "visible" para los diodos que se implantan como parte de este sistema de prótesis.

El prof. Palanker lo explica comparando el ojo humano con la cámara, en el que la retina es la película o el chip digital, y cada fotorreceptor es un píxel. En este modelo se reemplazan los fotorreceptores con diodos fotosensibles. Cada píxel es como una célula solar muy pequeña, le enviaremos la luz, entonces vera el día y la corriente estimula las neuronas en la capa nuclear interna de la retina. Esto, a su vez, debe tener un efecto en cascada, la activación de las células ganglionares en la capa externa de la retina, que envía la información visual al cerebro que nos permiten ver.

Para este estudio, Palanker y su equipo fabricó un chip del tamaño de una punta de un lápiz que contiene cientos de estos diodos sensibles a la luz. Para probar cómo estos chips respondieron, los investigadores utilizaron las retinas de ambos ratones normales y ratones ciegos que sirven como modelos de la enfermedad degenerativa de la retina. Los científicos colocaron un arreglo de fotodiodos por debajo de la retina y se coloca un conjunto de electrodos múltiples por encima de la capa de células ganglionares para medir su actividad. Los científicos entonces envían pulsos de luz, visible e infrarrojo cercano, para producir la corriente eléctrica en los fotodiodos y se midió la respuesta en la capa exterior de las retinas.

En las ratas normales, los ganglios fueron estimulados, como se esperaba, por la luz visible normal, sino que también presenta una respuesta similar a la luz del infrarrojo cercano: Esa es la confirmación de que los diodos disparo la actividad neuronal.

En las retinas degeneradas de ratas, a la luz normal, provocó una respuesta pequeña, pero la luz cercana al infrarrojo motivo fuertes picos en la actividad más o menos similares a lo que ocurrió en las retinas de ratas normales. Ellos no responden a la luz normal, pero lo hicieron hasta el infrarrojo. De esta manera la visión se restaura con nuestro sistema. Señaló que las retinas dañadas de las ratas se requiere una mayor cantidad de luz del infrarrojo cercano para alcanzar el mismo nivel de actividad como las retinas de ratas normales.

Si bien existía la preocupación de que la exposición a tales dosis de luz infrarroja cercana puede causar que el tejido se calienta, el estudio encontró que la radiación era todavía una centésima del límite de seguridad establecido ocular.

Después de completar el estudio, Palanker y sus colegas han implantado los fotodiodos en los ojos de las ratas, los cuales están en plena observación, midiendo su efectos y resultados en los últimos seis meses. Los datos preliminares indican que las señales visuales lleguen al cerebro en condiciones normales en las ratas ciegas, aunque el estudio está todavía en curso.

Si bien este y otros dispositivos podrían ayudar a la gente a recuperar parte de su visión, las tecnologías actuales no permiten que la gente vea el color y la visión resultante está lejos de ser normal.

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