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視力方面,在間距為150μm時,POLYRETINA恢復的理論視力約為20/600;這比目前的視網膜外假體(如Argus II)要好,但仍低于法定失明的門檻。然而,POLYRETINA技術是高度可擴展的。根據機械模擬(未顯示),間距可以減小到110μm,保持相同的電極尺寸(80μm),從而接近理論值20/400。進一步的改進包括縮小電極尺寸(即60微米),間距為80微米,從而接近20/300的理論視力,與硅光電視網膜下假體相似。不過,這些數值來自理論計算,因此必須通過適當的動物體內實驗和隨后的人體實驗來驗證。此外,像素尺寸的縮小會減少界面產生的PC,因此刺激RGC的效率應再次進行驗證。
要用作視網膜假體,POLYRETINA必須在高于1Hz的刺激速率下運行。視網膜下假體Alpha IMS在1到20Hz的頻率范圍內工作(因人而異),脈沖持續時間為1-4ms。Argus II的可用脈沖率在3-60Hz之間;然而,在這種情況下,據報道,脈搏率的影響在受試者之間是非常不同的。這表明,即使總體上脈搏率的變化沒有顯著影響,也可以為每個受試者定義最佳脈搏率。此外,最近確定的最佳脈沖持續時間為每相位25ms,可能會將Argus II的工作范圍限制在20Hz的理論極限。對于硅光伏視網膜下假體,刺激頻率主要受電極放電速率的限制,因此包含了一個分流電阻,以允許更快的刺激(20-40Hz)直到閃爍融合。POLYRETINA顯示出鈦基光伏電極的快速放電(可能是由于P3HT:PCBM層的高分流能力),并且我們證明了它在沒有額外分流電阻的情況下可以達到20Hz的刺激速率。這是在其他視網膜上(如Argus II)和視網膜下(如Alpha IMS)假體的操作范圍內。
在47.35μW mm-2的條件下就能激活RGC,反應飽和度超過1.08mW/mm-2。不過,用視網膜外植體進行體外記錄可能無法代表人體體內視網膜刺激的復雜性,因為在人體體內,電極到細胞的距離可能更大,而且在植入數年后還會增加,從而提高感知閾值。半球形設計是減少假體區域內電極-細胞距離的一種解決方案。此外,從體內應用的角度來看,在低輻照度下激活RGC的能力也很有前景。在未來的發展中,還可以制造鈦/氮化鈦電極,以提高刺激效率(因為它們具有更高的電荷注入能力)。
SL尖峰的存在是支持RGC直接激活的證據。相反,ML和LL尖峰是由于視網膜內部回路的激活。在文獻中,據報道,SL尖峰與刺激非常接近(即0.5-4ms),刺激通常是一個尖銳的平方脈沖。POLYRETINA產生的光電壓/電流從0到峰值(大約10ms)的轉變更小。這可以解釋為什么平均延遲為4.12±0.07ms,我們將延遲在0-10ms的窗口視為SL峰值。已知短暫(數百μs)的陰極視網膜前刺激優先激活RGCs,而超過1ms的脈沖同時激活RGCs和雙極細胞。最近的研究表明,使用短于8ms的脈沖會導致通道軸突的激活,從而導致條紋反應,而較長的脈沖會導致更聚焦的激活。通過鈣成像技術,作者解釋了RGC從直接激活到間接激活的轉變。我們通過電生理記錄和藥理學實驗表明,POLYRETINA提供的陰極刺激也間接激活RGC。這代表了POLYRETINA在體內翻譯以獲得焦點激活的一個有希望的結果。進一步的實驗旨在解剖POLYRETINA激活的電路,將有助于確定適當的刺激參數,以獲得更有針對性的刺激。
利用加速老化實驗,我們證明了POLYRETINA至少在2年內保持其光電功能不變。我們將增加更多的實驗和額外的時間點來研究假體的整個生命周期。最后,POLYRETINA符合ISO 10993-5的體外細胞毒性要求和熱安全性要求(ISO 14708-1/EN 45501-1)。
POLYRETINA是可折疊的,可以通過一個小的鞏膜切口植入,一旦進入眼睛,它就會自動打開。雖然它可以在視網膜上和視網膜下兩種情況下工作,但它被設計為視網膜下假體,因為在視網膜下空間植入一個大的視網膜假體可能會導致對剩余視網膜組織的過度損傷。此外,在發生故障(例如,由于老化或脫離)的情況下,視網膜前放置可以更容易地更換。通過將PDMS-光伏界面粘接在曲率半徑為12mm的穹頂狀PDMS支架上,得到了半球形的PDMS-光伏界面。然而,穹頂形狀的PDMS支架(PDMS成型)在制造過程中的靈活性允許制造符合患者真實眼睛曲率/形狀的假體。這為根據個人需要優化視網膜假體提供了可能性。最后,人工體的形狀和植入策略受到廣泛應用的人工晶體的啟發。隨著進一步的研究,類似的“注射”方法也可以設想用于POLYRETINA,進一步簡化手術方法。未來人類使用的改進可能包括去除視神經頭對應的電極,并在基質內創造小孔,以允許玻璃體和視網膜之間的代謝交換。從功能的角度來看,下一步是大型動物模型(如豬模型)的體內電生理驗證。
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