इंजेक्टेबल नॅनोकणांनी अंध रेटिनामध्ये प्रकाश प्रतिसाद पुनर्संचयित केला

इंजेक्टेबल नॅनोकण अंध रेटिनाला प्रकाश प्रतिसाद देतात

आंतरराष्ट्रीय संशोधन चमूने सूक्ष्म कण विकसित केले आहेत जे अंध रेटिनाला प्रकाशाला प्रतिसाद देण्यास सक्षम करतात. हे कण सूक्ष्म, इंजेक्टेबल प्रकाश ग्राहकांसारखे वागतात. डोळ्यात पोहोचल्यावर, ते रेटिनामधील मज्जातंतू पेशींजवळ स्थिरावतात, आणि प्रकाश त्यांच्यावर पडल्यावर ते विद्युत आणि रासायनिक प्रक्रिया सुरू करतात ज्या त्या न्यूरॉन्सना सक्रिय करू शकतात आणि मेंदूकडे संकेत पाठवण्यास प्रवृत्त करतात.

Nature Biomedical Engineering मध्ये प्रकाशित हे निष्कर्ष प्रीक्लिनिकल आहेत: पुरावा अंध उंदरांमधील प्रयोगांवर आणि डुकरांमधून घेतलेल्या रेटिनल ऊतकांवर आधारित आहे. तरीही, ते सात वर्षांपूर्वी ऑर्हस विद्यापीठात सुरू झालेल्या संशोधन प्रयत्नांमधील एक नवीन अध्याय चिन्हांकित करतात — एक महत्त्वाकांक्षी प्रश्नासह: प्रकाश आणि जिवंत पेशींमधील वायरलेस इंटरफेस म्हणून काम करण्यासाठी एक सामग्री तयार करता येईल का?

कण प्रकाशाला मज्जातंतू संकेतांमध्ये कसे बदलतात

हा दृष्टिकोन समजून घेण्यासाठी, डोळ्याच्या मागील भागापासून सुरुवात करणे उपयुक्त ठरते. रेटिना हे ठिकाण आहे जिथे प्रकाश-संवेदनशील फोटोरिसेप्टर सामान्यतः येणारा प्रकाश पकडतात आणि मेंदू दृष्टी तयार करण्यासाठी वापरत असलेले संकेत सुरू करतात. नॅनोकण धोरण त्या पेशी बदलण्याचा प्रयत्न करत नाही. त्याऐवजी, ते रेटिनामध्ये उरलेल्या मज्जातंतू पेशींना प्रकाश प्राप्त करण्यासाठी नवीन मार्ग देते.

इंजेक्शननंतर, कण रेटिनल मज्जातंतू पेशींजवळ येऊन स्थिरावतात. प्रकाश त्यांच्यावर पडल्यावर, विद्युत आणि रासायनिक घटनांची शृंखला घडते, आणि त्या घटना न्यूरॉन्स चालू करण्यास सक्षम असतात. कण प्रकाशानेच सक्रिय होतात आणि बाह्य उर्जा स्रोताशी जोडले जाण्याऐवजी इंजेक्शनद्वारे दिले जातात, म्हणून चमू त्यांना प्रकाश आणि जिवंत पेशींमधील वायरलेस इंटरफेस म्हणून वर्णन करते.

कॅल्शियम सोडणे यंत्रणा उघड करते

एक कण प्रकाशाला जैविक क्रियेत कसा रूपांतरित करतो हे समजून घेण्यासाठी पेशींचे बारकाईने निरीक्षण आवश्यक आहे. प्रयोगांच्या एका संचात, जिवंत पेशींनी नॅनोकण घेतले; नंतर कण निळ्या प्रकाशात उघड केल्यावर, पेशींनी कॅल्शियम सोडले. कॅल्शियम पेशीय संकेतनात महत्त्वाची भूमिका बजावते, म्हणून त्याचे सोडणे कणांच्या परिणामाचे मोजण्यायोग्य वाचन म्हणून काम करते. या कामामुळे संशोधकांना नॅनोकण प्रकाशाला पेशी प्रतिसाद देऊ शकतील अशा क्रियेत कसे रूपांतरित करतात हे समजून घेण्यास मदत झाली — हा दृष्टिकोन न्यूरॉन्सना का चालवू शकतो हे स्पष्ट करण्यातील एक महत्त्वाचा टप्पा. ऑर्हस विद्यापीठाच्या जैविक आणि रासायनिक अभियांत्रिकी विभागातील सहयोगी प्राध्यापक मेंगलिन चेन नेमके याच प्रकाश-संवेदनशील कण आणि जिवंत पेशींमधील परस्परसंवादांचा अभ्यास करतात.

प्रयोगांनी काय दर्शवले

अभ्यासाला दोन पुरावा-श्रेणी आधार देतात. अंध उंदरांमध्ये, संशोधकांना व्हिज्युअल कॉर्टेक्समध्ये प्रकाश-प्रेरित संकेत आढळले, हा मेंदूचा भाग जो दृश्य माहिती प्रक्रिया करतो. प्राण्यांनी प्रकाशाला वर्तनात्मक प्रतिसाद देखील दर्शवला — हे लक्षण की संकेत केवळ उपस्थित नव्हता तर प्राण्यासाठी अर्थपूर्ण होता. स्वतंत्रपणे, चमूने दर्शवले की हे तंत्रज्ञान डुकरांमधील रेटिनल ऊतकांमधील मज्जातंतू पेशी सक्रिय करू शकते, जे परिणाम एकाच प्रजातीपुरता मर्यादित नाही हे दर्शवते.

• अंध उंदरांच्या व्हिज्युअल कॉर्टेक्समध्ये प्रकाश-प्रेरित संकेत आढळले.
• अंध उंदरांनी प्रकाशाला वर्तनात्मक प्रतिसाद दर्शवला.
• डुकरांच्या रेटिनल ऊतकांमधील मज्जातंतू पेशी तंत्रज्ञानाने सक्रिय झाल्या.
• कण वायर्ड इम्प्लांट्सऐवजी इंजेक्टेबल, प्रकाश-चालित ग्राहक म्हणून काम करतात.

एकत्र वाचल्यास, निकाल डोळ्यात प्रकाश प्रवेश करण्यापासून, रेटिनल न्यूरॉन्सच्या सक्रियतेपर्यंत, मेंदूमध्ये शोधण्यायोग्य प्रतिसादापर्यंतचा मार्ग दर्शवतात.

साध्या प्रश्नावर उभा राहिलेला सात वर्षांचा प्रकल्प

हा अभ्यास सात वर्षांपूर्वी ऑर्हस विद्यापीठात सुरू झालेल्या कार्यक्रमातील नवीनतम अध्याय आहे. संस्थापक कल्पना जाणीवपूर्वक महत्त्वाकांक्षी होती: संशोधक एक प्रकारचा सूक्ष्म "सौर सेल" विकसित करू शकतात का जो शरीरात ठेवता येईल आणि पेशीय क्रियाकलाप नियंत्रित करण्यासाठी प्रकाश वापरू शकेल? हे चित्रण मूलभूत युक्ती अधोरेखित करते — प्रकाश गोळा करणारी आणि जैविकदृष्ट्या वापरता येणाऱ्या उर्जेच्या स्वरूपात रूपांतरित करणारी सामग्री.

चेन मूळ प्रेरणा प्रकाश आणि जिवंत पेशींमधील वायरलेस इंटरफेस म्हणून काम करू शकेल अशी सामग्री तयार करणे शक्य आहे का या मूलभूत प्रश्नाबद्दल असल्याचे सांगतात. नवीन निकाल, त्या नमूद करतात, दर्शवतात की कण अंध रेटिनामधील मज्जातंतू पेशी सक्रिय करू शकतात, ज्यामुळे चमू नवीन प्रकारच्या रेटिनल प्रोस्थेसिस विकसित करण्याच्या दीर्घकालीन लक्ष्याच्या जवळ पोहोचते.

नवीन प्रकारचे रेटिनल प्रोस्थेसिस का महत्त्वाचे आहे

दीर्घकालीन लक्ष्य म्हणजे दृष्टीसाठी प्रोस्थेटिक दृष्टिकोन जो स्थिर हार्डवेअरऐवजी प्रकाश-संवेदनशील कणांवर अवलंबून असतो. कण इंजेक्ट केले जातात आणि प्रकाशाने चालू होतात, म्हणून संकल्पना रचनेनुसार वायरलेस असलेल्या रेटिनल प्रोस्थेसिसकडे निर्देश करते. ज्या रेटिनांनी त्यांच्या प्रकाश-संवेदन पेशी गमावल्या आहेत परंतु त्यांच्या पुढील मज्जातंतू पेशी टिकवून ठेवल्या आहेत, त्यांच्यासाठी आकर्षण सरळ आहे: कण गहाळ प्रकाश-शोधन कार्य पुरवतात, आणि रेटिनाचे स्वतःचे सर्किट्री संकेत पुढे नेते.

अजून काय दर्शवायचे आहे

या निकालांसोबत महत्त्वाच्या मर्यादा येतात. हा अभ्यास प्रीक्लिनिकल आहे, आणि त्याचा पुरावा मानवी रुग्णांऐवजी अंध उंदरे आणि डुकरांच्या रेटिनल ऊतकांमधून येतो. हा दृष्टिकोन शेवटी लोकांमध्ये वापरण्यायोग्य दृष्टीत रूपांतरित होऊ शकतो का — आणि जिवंत डोळ्यात दीर्घकाळात कण किती स्थिर, सुरक्षित आणि टिकाऊ सिद्ध होतील — हे प्रश्न केवळ पुढील संशोधन आणि क्लिनिकल चाचणीच उत्तर देऊ शकतात.

सध्याचे काम जे स्थापित करते ते म्हणजे तत्त्वाचा पुरावा: कणांनी अंध रेटिनाला प्रकाशाला प्रतिसाद देण्यास सक्षम केले, आणि तो प्रतिसाद मेंदूमध्ये नोंदणी होण्याइतका दूर गेला.

मुख्य मुद्दा

सूक्ष्म प्रकाश-ते-पेशी इंटरफेस तयार करण्याच्या सात वर्षांच्या प्रयत्नांनी इंजेक्टेबल नॅनोकण तयार केले आहेत जे अंध रेटिनामध्ये प्रकाश प्रतिसाद पुनर्संचयित करतात. उंदरांमध्ये, परिणामी संकेत व्हिज्युअल कॉर्टेक्सपर्यंत पोहोचले आणि वर्तन बदलले; डुकरांच्या ऊतकांमध्ये, रेटिनल न्यूरॉन्स सक्रिय झाले. संशोधक ही प्रगती नवीन वर्गाच्या रेटिनल प्रोस्थेसिसच्या दिशेने एक पाऊल म्हणून मांडतात, तंत्रज्ञान अजूनही प्रीक्लिनिकल टप्प्यावर आहे.

हा लेख Phys.org च्या अहवालावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.