అంధులైన రెటినాలలో కాంతి ప్రతిస్పందనను పునరుద్ధరించిన ఇంజెక్ట్ చేయగల నానోపార్టికల్స్

ఇంజెక్ట్ చేయగల నానోపార్టికల్స్ అంధులైన రెటినాలకు కాంతి ప్రతిస్పందనను ఇస్తాయి

ఒక అంతర్జాతీయ పరిశోధన బృందం అంధులైన రెటినాలు కాంతికి ప్రతిస్పందించేలా చేయగల సూక్ష్మ కణాలను అభివృద్ధి చేసింది. ఈ కణాలు సూక్ష్మమైన, ఇంజెక్ట్ చేయగల కాంతి గ్రాహకాలుగా ప్రవర్తిస్తాయి. కంటిలోకి చేరిన తర్వాత, అవి రెటినాలోని నరాల కణాలకు దగ్గరగా స్థిరపడతాయి, మరియు కాంతి వాటిపై పడినప్పుడు అవి ఆ న్యూరాన్లను క్రియాశీలం చేయగల విద్యుత్ మరియు రసాయన ప్రక్రియలను ప్రేరేపిస్తాయి, వాటిని మెదడు వైపు సంకేతాలను పంపేలా ప్రేరేపిస్తాయి.

Nature Biomedical Engineeringలో ప్రచురించబడిన ఈ పరిశోధన ఫలితాలు ప్రీక్లినికల్: ఈ ఆధారాలు అంధుడైన ఎలుకలలో జరిపిన ప్రయోగాల నుండి మరియు పందుల నుండి తీసిన రెటినల్ కణజాలం నుండి వచ్చాయి. అయినప్పటికీ, ఏడు సంవత్సరాల క్రితం ఆర్హస్ విశ్వవిద్యాలయంలో ఒక ఆశాజనక ప్రశ్నతో ప్రారంభమైన పరిశోధన ప్రయత్నంలో ఇవి ఒక కొత్త అధ్యాయాన్ని సూచిస్తాయి — కాంతి మరియు జీవ కణాల మధ్య వైర్లెస్ ఇంటర్ఫేస్గా పనిచేయడానికి ఒక పదార్థాన్ని నిర్మించగలమా అనే ప్రశ్న.

ఈ కణాలు కాంతిని నరాల సంకేతాలుగా ఎలా మారుస్తాయి

ఈ విధానాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి, కంటి వెనుక భాగం నుండి ప్రారంభించడం ఉపయోగకరం. రెటినా అనేది సాధారణంగా కాంతి-సున్నిత ఫోటోరిసెప్టర్లు వచ్చే కాంతిని గ్రహించి, మెదడు దృష్టిని నిర్మించడానికి ఉపయోగించే సంకేతాలను ప్రారంభించే ప్రదేశం. నానోపార్టికల్ వ్యూహం ఆ కణాలను భర్తీ చేయడానికి ప్రయత్నించదు. బదులుగా, అది రెటినాలో మిగిలి ఉన్న నరాల కణాలకు కాంతిని స్వీకరించడానికి ఒక కొత్త మార్గాన్ని ఇస్తుంది.

ఇంజెక్షన్ తర్వాత, కణాలు రెటినల్ నరాల కణాల సమీపంలో స్థిరపడతాయి. కాంతి వాటిపై పడినప్పుడు, విద్యుత్ మరియు రసాయన సంఘటనల శృంఖలం ఏర్పడుతుంది, మరియు ఆ సంఘటనలు న్యూరాన్లను ఆన్ చేయగలవు. ఈ కణాలు కాంతి ద్వారానే క్రియాశీలం అవుతాయి మరియు బాహ్య శక్తి మూలానికి వైర్లతో కలపకుండా ఇంజెక్షన్ ద్వారా అందించబడతాయి కాబట్టి, బృందం వాటిని కాంతి మరియు జీవ కణాల మధ్య వైర్లెస్ ఇంటర్ఫేస్గా వర్ణిస్తుంది.

కాల్షియం విడుదల యంత్రాంగాన్ని వెల్లడిస్తుంది

ఒక కణం కాంతిని జీవ క్రియాశీలతగా ఎలా మారుస్తుందో అర్థం చేసుకోవడానికి కణాలను నిశితంగా గమనించడం అవసరం. ఒక ప్రయోగ సమూహంలో, జీవ కణాలు నానోపార్టికల్స్ను తీసుకున్నాయి; తర్వాత ఆ కణాలు నీలి కాంతికి గురైనప్పుడు, కణాలు కాల్షియంను విడుదల చేశాయి. కణ సంకేత ప్రసారంలో కాల్షియం ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది, కాబట్టి దాని విడుదల కణాల ప్రభావానికి కొలవగల సూచికగా పనిచేసింది. ఈ పని నానోపార్టికల్స్ కాంతిని కణాలు ప్రతిస్పందించగల క్రియాశీలతగా ఎలా మారుస్తాయో పరిశోధకులు అర్థం చేసుకోవడానికి సహాయపడింది — ఈ విధానం న్యూరాన్లను ఎందుకు నడపగలదో వివరించడంలో ఇది ఒక ముఖ్యమైన దశ. ఆర్హస్ విశ్వవిద్యాలయంలోని బయోలాజికల్ అండ్ కెమికల్ ఇంజినీరింగ్ విభాగంలోని అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ మెంగ్లిన్ చెన్ కాంతి-సున్నిత కణాలు మరియు జీవ కణాల మధ్య ఈ పరస్పర చర్యలను సరిగ్గా అధ్యయనం చేస్తున్నారు.

ప్రయోగాలు ఏమి చూపాయి

ఈ అధ్యయనానికి రెండు రకాల ఆధారాలు బలం ఇస్తాయి. అంధుడైన ఎలుకలలో, దృశ్య సమాచారాన్ని ప్రాసెస్ చేసే మెదడు ప్రాంతమైన విజువల్ కార్టెక్స్లో కాంతి-ప్రేరిత సంకేతాలను పరిశోధకులు గుర్తించగలిగారు. ఆ జంతువులు కాంతికి ప్రవర్తనా ప్రతిస్పందనలను కూడా ప్రదర్శించాయి — ఈ సంకేతం కేవలం ఉన్నదే కాకుండా జంతువుకు అర్థవంతంగా ఉందనడానికి ఇది సూచన. విడిగా, ఈ సాంకేతికత పందుల రెటినల్ కణజాలంలోని నరాల కణాలను క్రియాశీలం చేయగలదని బృందం చూపించింది, ఇది ఈ ప్రభావం ఒకే జాతికి పరిమితం కాదని సూచిస్తుంది.

• అంధుడైన ఎలుకల విజువల్ కార్టెక్స్లో కాంతి-ప్రేరిత సంకేతాలు గుర్తించబడ్డాయి.
• అంధుడైన ఎలుకలు కాంతికి ప్రవర్తనా ప్రతిస్పందనలను చూపాయి.
• పందుల రెటినల్ కణజాలంలోని నరాల కణాలు ఈ సాంకేతికత ద్వారా క్రియాశీలం చేయబడ్డాయి.
• ఈ కణాలు వైర్లతో కలిపిన ఇంప్లాంట్లుగా కాకుండా ఇంజెక్ట్ చేయగల, కాంతి-నడిచే గ్రాహకాలుగా పనిచేస్తాయి.

కలిపి చదివినప్పుడు, ఈ ఫలితాలు కంటిలోకి కాంతి ప్రవేశించడం నుండి, రెటినల్ న్యూరాన్ల క్రియాశీలత వరకు, మెదడులో గుర్తించగల ప్రతిస్పందన వరకు ఒక మార్గాన్ని చూపిస్తాయి.

ఒక సాధారణ ప్రశ్నపై నిర్మించిన ఏడేళ్ల ప్రాజెక్ట్

ఈ అధ్యయనం ఏడు సంవత్సరాల క్రితం ఆర్హస్ విశ్వవిద్యాలయంలో ప్రారంభమైన కార్యక్రమంలో తాజా అధ్యాయం. స్థాపక ఆలోచన ఉద్దేశపూర్వకంగా ఆశాజనకంగా ఉంది: పరిశోధకులు శరీరం లోపల ఉంచగల మరియు కణ క్రియాశీలతను నియంత్రించడానికి కాంతిని ఉపయోగించగల ఒక రకమైన సూక్ష్మ "సోలార్ సెల్"ను అభివృద్ధి చేయగలరా? ఆ చట్రం ముఖ్యమైన ఉపాయాన్ని సంగ్రహిస్తుంది — కాంతిని సేకరించి, జీవశాస్త్రం ఉపయోగించగల శక్తి రూపంగా మార్చే ఒక పదార్థం.

కాంతి మరియు జీవ కణాల మధ్య వైర్లెస్ ఇంటర్ఫేస్గా పనిచేయగల పదార్థాన్ని సృష్టించడం సాధ్యమేనా అనే ప్రాథమిక ప్రశ్నను చెన్ అసలు ప్రేరణగా వివరిస్తారు. ఈ కణాలు అంధులైన రెటినాలలోని నరాల కణాలను క్రియాశీలం చేయగలవని కొత్త ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయని, ఇది కొత్త రకం రెటినల్ ప్రోస్థెసిస్ను అభివృద్ధి చేయడమనే తమ దీర్ఘకాలిక లక్ష్యానికి బృందాన్ని దగ్గరగా తీసుకువస్తుందని ఆమె గమనిస్తారు.

కొత్త రకం రెటినల్ ప్రోస్థెసిస్ ఎందుకు ముఖ్యం

దీర్ఘకాలిక లక్ష్యం స్థిరమైన హార్డ్వేర్ ముక్క కాకుండా కాంతి-సున్నిత కణాలపై ఆధారపడే దృష్టికి సంబంధించిన ప్రోస్థెటిక్ విధానం. ఈ కణాలు ఇంజెక్ట్ చేయబడి కాంతి ద్వారా ఆన్ చేయబడతాయి కాబట్టి, ఈ భావన రూపకల్పనలోనే వైర్లెస్గా ఉండే రెటినల్ ప్రోస్థెసిస్ వైపు సూచిస్తుంది. తమ కాంతి-గ్రహణ కణాలను కోల్పోయి, వాటి తర్వాతి నరాల కణాలను నిలుపుకున్న రెటినాలకు, ఆకర్షణ స్పష్టంగా ఉంటుంది: ఈ కణాలు లేని కాంతి-గుర్తింపు పనితీరును అందిస్తాయి, మరియు రెటినా యొక్క స్వంత సర్క్యూట్రీ సంకేతాన్ని ముందుకు తీసుకువెళుతుంది.

ఇంకా ఏమి నిరూపించాల్సి ఉంది

ఈ ఫలితాలతో ముఖ్యమైన షరతులు ఉన్నాయి. ఈ అధ్యయనం ప్రీక్లినికల్, మరియు దాని ఆధారాలు మానవ రోగుల నుండి కాకుండా అంధుడైన ఎలుకల నుండి మరియు పందుల రెటినల్ కణజాలం నుండి వచ్చాయి. ఈ విధానం చివరికి మనుషులలో ఉపయోగించగల దృష్టిగా మార్చగలమా — మరియు జీవించి ఉన్న కంటిలో దీర్ఘకాలంలో ఈ కణాలు ఎంత స్థిరంగా, సురక్షితంగా మరియు ఎంత కాలం నిలిచేవిగా ఉంటాయి అనేవి — తదుపరి పరిశోధన మరియు క్లినికల్ పరీక్షలు మాత్రమే సమాధానం ఇవ్వగల ప్రశ్నలు.

ప్రస్తుత పని ఏమి నిర్ధారిస్తుంది అంటే ఒక సూత్ర నిరూపణ: ఈ కణాలు అంధులైన రెటినాలను కాంతికి ప్రతిస్పందించేలా చేశాయి, మరియు ఆ ప్రతిస్పందన మెదడులో నమోదయ్యేంత దూరం ప్రయాణించింది.

ముఖ్యాంశం

సూక్ష్మ కాంతి-నుండి-కణ ఇంటర్ఫేస్ను నిర్మించడానికి ఏడేళ్ల ప్రయత్నం అంధులైన రెటినాలలో కాంతి ప్రతిస్పందనను పునరుద్ధరించే ఇంజెక్ట్ చేయగల నానోపార్టికల్స్ను ఉత్పత్తి చేసింది. ఎలుకలలో, ఫలిత సంకేతాలు విజువల్ కార్టెక్స్ను చేరుకుని ప్రవర్తనను మార్చాయి; పందుల కణజాలంలో, రెటినల్ న్యూరాన్లు క్రియాశీలం చేయబడ్డాయి. పరిశోధకులు ఈ పురోగతిని కొత్త రకం రెటినల్ ప్రోస్థెసిస్ వైపు ఒక అడుగుగా చూపిస్తున్నారు, ఈ సాంకేతికత ఇంకా ప్రీక్లినికల్ దశలోనే ఉంది.

ఈ వ్యాసం Phys.org నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.