دانشمندان قصد دارند با کاشت سلول خورشیدی در شبکیه چشم انسان بینایی را به مبتلایان بیماری های چشمی لاعلاج بازگردانند.
کاشت سلول خورشیدی در شبکیه چشم انسان ممکن است مانند داستان های علمی تخیلی به نظر برسد، اما تیمی از دانشمندان استرالیایی در حال کار بر روی آن هستند.
پژوهشگران دانشگاه نیو ساوت ولز (UNSW) در استرالیا روی نمونه اولیه جدیدی از دستگاهی کار می کنند که می تواند برای بازیابی بینایی روی شبکیه چشم کاشته شود.
طبق بیانیه مطبوعاتی دانشگاه، این دستگاه از سلول های خورشیدی مشابه آنچه برای تبدیل نور خورشید به برق استفاده می شود، استفاده می کند.
در حالی که پروتز جایگزین بخش ازدست رفته یا غیرفعال بدن می شود، نوروپروتز یک زمینه نسبتا جدید است که در آن دستگاه پروتز با سیستم عصبی برای بازیابی عملکرد از دست رفته تعامل می کند.
کاشت حلزون گوش نمونه بسیار خوبی از نوروپروتز است. در افرادی که دچار کم شنوایی شدید هستند، ایمپلنت گوش صدا را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند که سپس برای تحریک عصب شنوایی استفاده می شود و شنوایی را بازیابی می کند.
یک رویکرد مشابه می تواند در مواجهه با از دست دادن بینایی مفید باشد. «افرادی که از بیماری هایی نظیر رتینیت پیگمانتوزا و دژنراسیون ماکولای مرتبط با سن رنج می برند، به تدریج بینایی خود را از دست می دهند، چرا که سلول های گیرنده نور در مرکز چشم دچار تخریب می شوند.» این را دکتر اودو رومر، مهندسی که در زمینه فتوولتائیک در دانشگاه UNSW تخصص دارد، بیان کرد. گیرنده های نوری، سلول هایی در چشم هستند که به تشخیص نور و رنگ کمک می کنند.
پژوهشگران از اصل مشابهی برای درمان نابینایی با نوروپروتز استفاده می کنند. از آنجایی که گیرنده های نوری آسیب دیده اند، پروتز باید آنها را دور بزند و نور ورودی به چشم را به سیگنال های الکتریکی تبدیل کند. سپس این سیگنال ها می توانند به عصب بینایی هدایت شوند و امکان بینایی را فراهم کنند.
پژوهشگران به جای ساخت سلول های گیرنده نور جدید، روی الکترودهایی آزمایش کرده اند که پالس ولتاژ ایجاد می کنند. در حالی که این روش در تئوری کار می کند، سیستم نیاز به سیم کشی در چشم دارد که آن را به یک عمل پیچیده تبدیل می کند.
دکتر رومر بخشی از یک تیم تحقیقاتی چند رشته ای است که شامل مهندسان، دانشمندان علوم اعصاب و متخصصان بیوتکنولوژی است که روی دستیابی به این هدف با کمک سلول های خورشیدی کار می کنند. این ایده شامل استفاده از یک سلول خورشیدی کوچک متصل به کره چشم و تبدیل نور ورودی به یک تکانه الکتریکی است که به مغز ارسال می شود.
پژوهشگران می گویند که استفاده از گالیوم به جای سیلیکون برای ساخت این پنل های خورشیدی، مزایای چندگانه ای به همراه دارد.
یک راه حل بی سیم
بزرگترین مزیت استفاده از سلول های خورشیدی به جای الکترودها این است که دستگاه می تواند انرژی خودش را تامین کند و نیازی به اتصال سیم به چشم ندارد. این اولین باری نیست که روی این ایده آزمایش می شود، اما رومر مسیر کمی متفاوت را برای دستیابی به آن در پیش گرفته است.
در حالی که پنل های خورشیدی معمولا از سیلیکون فراوان ساخته می شوند، رومر برای توسعه پنل های خورشیدی خود به مواد نیمه هادی جایگزین مانند آرسنید گالیم و فسفید ایندیوم گالیم روی آورده است. این مواد اگرچه گران تر از سیلیکون هستند، اما کار با آنها آسان تر است و خواص آنها را می توان به سرعت برای مطابقت با کاربرد اصلاح کرد.
رومر در بیانیه مطبوعاتی توضیح داد: «اگر تصور کنید که گیرنده های نور پیکسل هستند، ما واقعاً به سه سلول خورشیدی نیاز داریم تا ولتاژ کافی برای ارسال به مغز ایجاد کنیم. بنابراین ما در حال بررسی نحوه روی هم چیدن آنها هستیم.» گالیم بسیار راحت تر از سیلیکون روی هم چیده می شود، بنابراین محققان آن را ترجیح دادند.
اگرچه این ایده هنوز در مرحله اثبات مفهوم است، محققان موفق شده اند دو سلول خورشیدی به مساحت یک سانتی متر مربع را روی هم بچینند. علاوه بر این، تیم می خواهد آنها را به پیکسل های ریز تبدیل کند که امکان بینایی را فراهم می کند و شیارهایی برای جدا کردن آنها ایجاد می کند. پس از آن اندازه پشته به سه سلول افزایش خواهد یافت.
برای کاشت سلول خورشیدی در شبکیه چشم انسان، دستگاه باید مساحتی معادل دو میلی متر مربع را پوشش دهد و هر پیکسل آن باید 50 میکرومتر اندازه داشته باشد. حتی با این مشخصات، سلول ها باید به خودی خود کافی باشند. رومر در یک بیانیه مطبوعاتی اظهار داشت که کاربران ممکن است نیاز به پوشیدن عینک یا عینک های ویژه ای داشته باشند که نور خورشید را تا سطح شدتی که نورون های چشم را تحریک کند، افزایش دهد.
منبع: تک ناک