Degenerazione maculare legata all'età, una malattia che degrada lentamente le cellule fotosensibili nella retina, è la principale causa di perdita della vista e cecità tra le persone di età pari o superiore a 65 anni, secondo i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie. I medici non possono prevenire tale perdita della vista, ma un sistema che sostituisce le cellule fotosensibili progettato da Daniel Palanker, professore di oftalmologia, può alleviare il carico.

Il dispositivo, una combinazione di occhiali per l'elaborazione delle immagini e minuscoli chip di silicio impiantati nella retina, ha richiesto più di un decennio di lavorazione. Sebbene la risoluzione del dispositivo non sia ancora quella che i suoi progettisti sperano di ottenere, attualmente la tecnologia può raggiungere solo 20/200 di visione, che non è sufficiente per leggere chiaramente o guidare in sicurezza:è iniziato a Parigi uno studio di fattibilità su cinque pazienti, con un secondo previsto nel corso dell'anno negli Stati Uniti orientali.

"Abbiamo pubblicato il primo documento concettuale su come ci saremmo avvicinati a questo 12 anni fa, e ora abbiamo convalidato nei pazienti umani praticamente tutte le ipotesi chiave che abbiamo fatto lungo la strada, "disse Palanker, che è anche il direttore del Laboratorio di fisica sperimentale Hansen e membro di Stanford Bio-X e dello Stanford Neurosciences Institute.

Troppi fili

Palanker si era interessato al funzionamento degli occhi sin dai suoi studi universitari in fisica applicata. Fino ai primi anni 2000, la maggior parte della ricerca di Palanker si è concentrata sull'uso dei laser nella chirurgia oculare.

Poi ha imparato a conoscere le retine artificiali, dispositivi di assistenza destinati al trattamento di pazienti che hanno perso alcune delle cellule sensibili alla luce nelle loro retine a causa di malattie come la degenerazione maculare senile o la retinite pigmentosa.

Ma le retine artificiali che erano allora in fase di sviluppo presentavano una serie di inconvenienti. Per una cosa, nessuno di loro ha raggiunto una risoluzione decente. Al tempo, la migliore retina artificiale corrispondeva a circa 20/1200 di visione.

Inoltre, la maggior parte dei dispositivi nei primi anni 2000 aveva bisogno di molti cavi. Alcuni sistemi hanno impiantato una telecamera direttamente nell'occhio, che richiedeva cablaggi elaborati solo per alimentarlo. Altri dispositivi hanno montato la fotocamera su occhiali e hanno alimentato le immagini tramite un cavo a un array di elettrodi posizionato sulla retina. Tutte le opzioni richieste invasive, interventi chirurgici complessi e problemi di manutenzione a lungo termine, compresa la gestione di cavi problematici che attraversavano la parete dell'occhio, a volte colpendo i rimanenti bastoncelli e coni sani.

Fornire luce

Palanker pensava di poter fare di meglio usando un approccio puramente ottico. Come lo immaginava, i pazienti indosseranno occhiali speciali che convertono la luce ambientale in immagini a infrarossi normalmente invisibili e proiettano tali immagini nell'occhio in modo simile agli occhiali per la realtà aumentata. Le celle fotovoltaiche – essenzialmente piccoli pannelli solari – impiantate sotto le parti danneggiate della retina raccoglierebbero le immagini a infrarossi e le convertirebbero in segnali elettrici, sostituendo la funzione di aste e coni danneggiati.

"Pensavo che l'occhio fosse un bellissimo sistema ottico, dove informazioni e potere possono essere forniti dalla luce, e questo eliminerebbe la necessità di fili e renderebbe la chirurgia molto meno invasiva, " disse Palanker. Inoltre, sarebbe più facile miniaturizzare i sensori fotovoltaici, migliorando così la risoluzione. Il dispositivo di Palanker offre anche un ulteriore vantaggio:poiché i sensori impiantati sostituirebbero solo le aste e i coni danneggiati, i pazienti potevano ancora vedere normalmente con le parti della retina che non erano state danneggiate.

Entro il 2005, Palanker e colleghi avevano pubblicato un piano per il funzionamento del loro dispositivo, e nel 2008 hanno vinto una borsa di studio Bio-X per iniziare a costruire un dispositivo e testare questa idea nei roditori.

La prossima fase

Visione Pixium, la società che ha concesso in licenza la protesi retinica fotovoltaica, o PRIMA, tecnologia nel 2013, ha prodotto un dispositivo per l'uomo e ha ottenuto l'approvazione per i test clinici alla fine del 2017. Gli studi clinici sono iniziati il ​​mese scorso, e finora tre pazienti sono stati impiantati con il dispositivo. Quegli interventi sono andati bene, Palanker ha detto, e i pazienti riferiscono di aver visto motivi bianchi luminosi nelle aree precedentemente danneggiate, entro i limiti di risoluzione che i ricercatori si aspettavano. Attualmente vengono condotti test approfonditi per valutare la qualità di questa visione protesica, compreso il modo in cui i pazienti riescono a distinguere varie forme e lettere.

I ricercatori devono ancora affrontare sfide importanti:soprattutto, risoluzione ulteriormente migliorata. Proprio adesso, i pixel negli impianti umani hanno una dimensione di 100 micrometri, e i test hanno dimostrato che anche i pixel da 50 micrometri funzionano bene, fornendo una risoluzione spaziale equivalente a circa 20/200 di visione. Infine, Palanker vorrebbe arrivare a 20/40 - ciò che lo stato richiede per una patente di guida - e il laboratorio prevede di pubblicare un nuovo progetto per raggiungere tale risoluzione entro la fine dell'anno, Egli ha detto. I ricercatori stanno anche sviluppando modi migliori per elaborare le immagini, in modo che i pazienti possano distinguere più facilmente gli oggetti.

"Stiamo affrontando uno dei più grandi bisogni insoddisfatti in condizioni di cecità incurabili, "Palanker ha detto. "E 'molto eccitante."