プリンタブル有機デバイスで視覚を回復

June, 18, 2021, Sydney--シドニー大学のエンジニアは､ローコストの3Dプリント電気デバイスを開発している｡これは､吸収された光を使い､ニューロンを発火させ､眼からの信号を脳に送る｡つまり､視覚を失った人々の人工網膜として機能する｡

Dr Matthew Griffithは､多色カーボンベース半導体から電気デバイスを作製した｡これは､眼から脳に信号を送るニューロンを発火させるために､吸収した光を利用する､視力を失った人々の人工網膜として機能する｡

網膜は､眼の奥を埋め尽くす薄い組織層であり､光を受けてそれを神経信号に変換し､これらの信号を処理のために脳に送る｡

｢世界で､視覚障害の人の数は、少なくとも22億人｡われわれの研究の目的は､網膜色素変性や加齢黄斑変成(AMD)で失明を経験している人々に生体医学ソリューションを提供することである｡AMDは､世界的に､失明の主因の1つである｣とDr Griffithは話している｡

同氏は､最終的にこの技術､一種の神経インタフェースを適用して､脊髄損傷の人々の感覚機能を回復し､神経変性疾患の人々を処置しようと考えている｡神経インタフェースは､個々人の神経系と相互作用して活動を記録､刺激するデバイスである｡

｢他の機能の中で､ニューロンは身体の信号導体である｡失われたニューロンリンク､例えば脊髄損傷が原因で失われたニューロン機能は､深刻な問題となる｡ニューロンが発火しないと､それも弱体化する､これは失明や難聴の原因となり､パーキンソン病や癲癇のような病気の原因となる｣と同氏は話している｡

神経インタフェースは､これらの神経細胞の分裂を埋めるか、失火の場合、ニューロンを再プログラムする｣｡

Dr Griffithのデバイスは､新聞印刷と同じ低コストな方法､高速R2Rでプリント可能である｡

｢同じような技術が積極的に開発されているが､われわれのデバイスは､ヒトの細胞と同じ構成要素であるカーボンでできているという点で異なっている」。

他のデバイスは､硬くなりがちである｡通常はシリコンあるいは金属製である｡これらは､柔らかくて柔軟な人の身体への組込に問題がある｡われわれのデバイスは､このような組織を考慮して設計されている｣｡

Dr Griffithは､NHMRC Ideas助成金を受け､シドニー大学､ニューカッスル大学の研究者とともに､そのプロジェクトに継続して取り組んで行く｡

デバイスの機能の仕方
デバイスは､柔らかく、柔軟な表面に水ベースのインクでプリントされることが考慮されている｡インクは､神経成長要素を含んでおり､次に外科医が患者の網膜に挿入する｡

関連のニューロンがそれに再結合されると､網膜は、光刺激を受けて失われた機能を取り戻す｡この段階で､Dr Griffithのチームは､マウスの脊髄と眼からとったニューロンを使って実験を行った｡

初期の実験は､ペトリディッシュの半導体にマウスの神経細胞の成長を調べた､次にニューロンの電気活動がテストされた｡

「これらの細胞が生存しているだけでなく､それらは成長し､神経機能を維持した｣とDr Griffithは話している｡

｢次のステップは､ナノパタンをプリントすること､それらが成長する場所をコントロールすることである｡これは将来､われわれが､脊髄あるしは網膜など特定の身体箇所に､それらを直接成長させられるということである｣｡

類似の視覚回復技術との違い
類似の技術が､視覚を回復するために眼と脳の両方を復元しようとしている｡しかし､この方法は､より洗練されたアプローチを必要とする｡

｢患者は､ある程度の視覚を取り戻す､これは､失明していた人々にとっては間違いなく人生を変える｡しかし､想定する高忠実なビジョンではない｡現在の最先端の技術は､黒白の大きなぼやけた形状を生成する｣とDr Griffithは言う｡

もう1つの重要な違いは､Dr Griffithのデバイスが電気を必要としないことである｡それは外部からの光で内的に電力を供給する｡

｢成功すれば､われわれのデバイスは21世紀の大きな科学的課題の1つを解決する方向への前進に寄与する｡すなわち､人体の感覚ネットワークとコミュニケートできる｡われわれは､光だけを使ってこれを実現したい｡これによって未来の生体電子技術の実に素晴らしい展望が開ける｣｡

(詳細は､https://www.sydney.edu.au)