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Forschung & Entwicklung Farbpigmente für bessere Sehkraft

Veränderungen der Netzhaut können schwere Sehstörungen nach sich ziehen und bis zur Erblindung führen. Aus Farbpigmenten wurden neue Nanostrukturen entwickelt, die mithilfe von Licht das künstliche Sehen ermöglichen sollen.

Ein internationales Forscherteam sieht in Farbpigmenten aus dem Laserdruck den Schlüssel, um bei Makuladegeneration die Sehkraft künstlich wiederherstellen zu können. Die Forscher haben aus Farbpigmenten dreidimensionale Formen in der Dimension von Körperzellen entwickelt. Diese Nanostrukturen können mit Laserlicht aufgeladen bzw. mithilfe von Laserlicht gesteuert werden, sagt Dr. Rainer Schindl vom Institut für Biophysik der Med Uni Graz.

Es ist gelungen, Farbpigmente in Zellgröße mit feinen Kontaktstellen zur Oberfläche der menschlichen Zellen herzustellen. Unter dem Mikroskop können diese Farbpigmente durch einen intensiven kurzen Lichtstrahl Zellen elektrisch stimulieren. Ein ganz ähnlicher Prozess findet mit einem Bruchteil der Lichtstärke tagtäglich im menschlichen Auge statt und ermöglicht so das Sehen. Sobald Licht auf das Auge trifft, wird dieses in der Netzhaut verarbeitet und es entsteht ein Bild, indem das Licht von Millionen von Sehzellen aufgenommen und in elektrische Impulse umgewandelt wird. Die Funktionalität dieser Sehzellen geht bei der fortschreitenden Sehstörung durch die Makuladegeneration unwiederbringlich verloren.

Die Wissenschaftler arbeiten nun daran, diese fehlenden Sehzellen durch die entdeckten Farbstrukturen ersetzen zu können bzw. durch die Farbstrukturen die Weiterleitung der elektrischen Impulse zu steuern. Dazu sollen die Farbstrukturen optimiert werden, um gezielt Nervenzellen der Netzhaut aktivieren zu können. Das Ziel ist, ein künstlich aufgenommenes Bild der Umgebung auf die Netzhaut zu übertragen.

Eine spezielle Brille mit einer eingebauten Kamera soll hierbei zum Einsatz kommen. Das von der Kamera aufgenommene Bild wird von einem verstärkten Lichtstrahl umgewandelt und in Form elektrischer Impulsen an das Auge weitergeleitet. An der Netzhaut werden die künstlich eingesetzten Farbstrukturen stimuliert, welche wiederum die Nervenzellen im Auge aktivieren. Diese Nervenzellen sind auch bei der Makuladegeneration noch vorhanden, nur in einem inaktiven Zustand. Das künstlich aufgenommene Bild wird schließlich über die Nervenzellen ins Gehirn weitergeleitet und kann von den Patienten gesehen werden.

Originalveröffentlichung:

[M. Sytnyk et al., Cellular interfaces with hydrogen-bonded organic semiconductor hierarchical nanocrystals, Nat. Commun. 8 (2017), DOI: 10.1038/s41467-017-00135-0]

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