Ultradünnes Retina-Implantat nutzt Nahinfrarot zur Netzhaut-Stimulation

Ein neuartiges Retina-Implantat soll Sehsignale mittels Nahinfrarotlicht wiederherstellen. Dahinter steckt ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Sedat Nizamoğlu von der türkischen Koç-Universität. Wie die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Science Advances berichten, kommt die Technik ohne Kabel und externe Elektronik aus. Das macht sie deutlich kompakter als bisherige Ansätze.

Das Implantat soll sich eines Tages an Menschen mit degenerativen Netzhauterkrankungen wie Makuladegeneration oder Retinitis pigmentosa richten. Millionen Betroffene weltweit leiden unter diesen Erkrankungen, für die es bislang keine heilende Behandlung gibt. Bisherige Retina-Implantate arbeiten meist mit hochintensivem sichtbarem Licht und benötigen umfangreiche Elektronikkomponenten, was Risiken für das empfindliche Augengewebe mit sich bringt.

Nanostrukturen wandeln Licht in elektrische Impulse

Die neue Technik basiert auf photovoltaischen Zinkoxid-Nanodraht-Arrays, die mit kolloidalen Silber-Bismut-Sulfid-Nanokristallen kombiniert werden. Diese Nanostrukturen wandeln Nahinfrarotlicht direkt in präzise elektrische Impulse um, die die verbliebenen Neuronen in der Netzhaut stimulieren. Nahinfrarotlicht dringt tiefer ins Gewebe ein als sichtbares Licht und gilt als sicherer, weil es bei niedrigeren Intensitäten arbeitet, die unterhalb der Sicherheitsgrenzen für das Auge liegen. Konkret erreicht die Nanoassembly Ladungsinjektionsdichten von mehreren Dutzend Mikrocoulomb pro Quadratzentimeter bei NIR-Intensitäten unter 1 Milliwatt pro Quadratmillimeter.

Die verwendeten Nanokristalle sind chemisch verwandt mit jenen, für die 2023 der Nobelpreis für Chemie verliehen wurde. Die Studie zeigt, dass ein nanotechnologischer Retina-Implantat-Ansatz in Zukunft potenziell das Sehvermögen bei Menschen wiederherstellen könnte, die durch Makuladegeneration und Retinitis pigmentosa ihre Sehfunktion verloren haben. Das eröffne neue Wege nicht nur für Sehprothesen, sondern auch für andere biomedizinische Anwendungen im Bereich der Neuromodulation, etwa für Gehirn, Herz und Muskeln.

Tests zeigen stabile Nervenzell-Reaktionen

Das Team hat die Technik mit Retina-Modellen von Ratten mit Sehverlust evaluiert. Die Experimente zeigten starke, wiederholbare und zeitlich präzise Reaktionen in den retinalen Neuronen. Wichtig: Die Forscher beobachteten weder Zellstress noch Toxizität oder Temperaturerhöhung im Gewebe. Das Implantat erwies sich als biokompatibel und langfristig stabil.

Gegenüber bestehenden Ansätzen bietet die Technik mehrere Vorteile: Die aktive Schicht ist ultradünn, das System arbeitet vollständig kabellos und ohne externe Elektronik, und es nutzt Nahinfrarot statt sichtbares Licht. Allerdings befinden sich die Arbeiten noch im Forschungsstadium – bis zu klinischen Studien am Menschen ist es noch ein weiter Weg. Andere Projekte wie das PRIMA-Implantat oder Ansätze der Stanford University und des USC Roski Eye Institute sind hier bereits weiter und führen teilweise schon klinische Studien durch.

Risiko des Support-Abbruchs

Bei aller Euphorie über technische Fortschritte bleibt ein grundsätzliches Problem: die langfristige Unterstützung solcher Implantate. In der Vergangenheit mussten Patienten mit dem Argus-II-Implantat von Second Sight erleben, dass ihr Gerät nach der Insolvenz des Herstellers nicht mehr unterstützt wurde. Das wirft die Frage auf, wie die langfristige Versorgung von Implantatträgern gesichert werden kann – eine Regulierungslücke, die noch immer nicht geschlossen ist.

Die aktuelle Forschung an Retina-Implantaten ist vielfältig: Während manche Teams wie Forscher aus den Niederlanden und Spanien direkt den visuellen Kortex im Gehirn stimulieren, setzen andere auf photovoltaische Ansätze wie das internationale Team um Nizamoğlu. Auch Entwicklungen wie Nahinfrarot-Kontaktlinsen für Nachtsicht oder 3D-gedruckte Hornhäute zeigen, wie breit die Forschung im Bereich der Augenheilkunde aufgestellt ist.

(vza)