Künstliches Sehen: Farbpigment-Spritze soll Licht ins Dunkel bringen

16. August 2017 - 15:10

Geschätzt 100.000 Menschen in Österreich sind von einer Makula-Degeneration betroffen. Diese Erkrankung des hinteren zentralen Bereiches der Netzhaut kann bis zur Erblindung führen. Weltweit sucht man nach Wegen, um wieder Licht ins Dunkel zu bringen. An führender Stelle auch Forscher aus Graz, die an der Entwicklung von Nanostrukturen beteiligt sind, die zerstörte Sinneszellen ersetzen sollen.

Künstliche Lichtrezeptoren sollen Lichtwahrnehmung ermöglichen

Künstliche Lichtrezeptoren sollen Lichtwahrnehmung ermöglichen

Millionen von Lichtrezeptoren im menschlichen Auge wandeln das einfallende Licht in Nervenreize um, leiten es an andere Nervenzellen der Netzhaut und schließlich über den Sehnerv an das Gehirn weiter. Fallen diese Sinneszellen durch eine Schädigung wie die Makula-Degeneration aus, droht die Person zu erblinden. Forscher haben erkannt, dass dabei zwar die Funktionalität der Sehzellen, aber nicht die am Sehvorgang beteiligten weiteren Strukturen verloren gehen, erklärte Rainer Schindl vom Institut für Biophysik der Medizinischen Universität in Graz gegenüber der APA. Für Biophysiker und Mediziner tut sich hier ein Hoffnungsschimmer auf.

Hoffnung auf Implantate

Seit rund 20 Jahren beschäftigen sich daher weltweit viele Forscher damit, u.a. Implantate in Form von Chips zu entwickeln, die den Patienten wieder eine Art Sehen zurückgibt. Der Traum von Rainer Schindl und seiner Kollegen von der Johannes Kepler Universität Linz, der Uni Erlangen-Nürnberg, dem schwedischen ITN Campus Norrköping und der Universität Prag ist es jedoch, mithilfe von lichtempfindlichen Nanostrukturen, die ins menschliche Auge gespritzt werden, die Sehkraft wiederherzustellen.

Nun ist es den Forschern erstmals gelungen, entsprechende Nanostrukturen aus Farbpigmenten herzustellen, deren dreidimensionale Struktur einen bisher unerreicht feinen Oberflächenkontakt zu biologischen Zellen ermöglicht. Sie sollen künftig als künstliche Lichtrezeptoren im Auge eingesetzt werden und den Sehapparat so stimulieren, dass wieder Lichtwahrnehmungen möglich werden. "Wenn wir diese Nanostrukturen, die sich eng an die Nervenzellen andocken, direkt ins menschliche Auge spritzen können, dann haben wir mit jedem einzelnen Pigmentmolekül einen Stimulator und könnten das Sehergebnis im vergleich zu bisherigen Chip-Systemen bei weitem verbessern", sagte Schindl.

Brille als Zukunftsvision

In den ersten Versuchen mit isolierten Zellen, die jüngst im Journal "Nature Communications" publiziert wurden, hat sich herausgestellt, dass die neuen Nanokristalle durch einen intensiven kurzen Lichtstrahl tatsächlich elektrisch stimuliert werden können, wie Schindl gegenüber der APA erläuterte. Vision der Forscher ist es, dass eine Brille die Bildinformationen aus der Umwelt des Patienten aufnimmt, in einen verstärkten Lichtstrahl umwandelt und drahtlos als Stimulationsbefehl an die künstlich eingesetzten Nanostrukturen im Auge weiterleitet.

Mit Eric Glowacki von der Linköpings Universität in Schweden und Ute Schäfer von der Grazer Uniklinik für Neurochirurgie arbeitet Schindl nun daran, diese organischen Halbleiter zu optimieren. So sollen gezielt Nervenzellen der Netzhaut aktiviert werden können. Bisher wurden die Nanokristalle an undifferenzierten Zellkulturen erprobt. Nun will man herausfinden, wie gut sie Ganglienzellen des Auges für die Reizweiterleitung ins Gehirn stimulieren können. "Bis sie am Menschen eingesetzt werden könne, werden wir noch mehrere Jahre beschäftigt sein", warnte Schindl vor übereilter Hoffnung.

Service: https://www.nature.com/articles/s41467-017-00135-0



(APA/red, Foto: APA/APA (dpa))