Võng mạc nano nhân tạo mang đến siêu thị lực

Một nhóm nhà khoa học Trung Quốc đã chế tạo thành công một loại võng mạc nhân tạo sử dụng nguyên tố hiếm teluri (tellurium), không chỉ phục hồi thị lực cho động vật mù mà còn mang lại cho chúng "siêu thị lực" - khả năng nhìn thấy ánh sáng hồng ngoại mà mắt thường không thể phát hiện.

Công nghệ này do nhóm nghiên cứu của giáo sư Vương Thủy Nguyên (Wang Shuiyan) tại Đại học Phúc Đán, Thượng Hải phát triển, vừa được công bố trên tạp chí Science. Kết quả mở ra hy vọng mới trong việc điều trị mù lòa ở người.

Loại vật liệu võng mạc nhân tạo do Đại học Phúc Đán nghiên cứu có thể phục hồi và tăng cường thị giác. Ảnh Science

Wang và cộng sự đã phát triển một loại dây thần kinh nhân tạo sử dụng nanowire tellurium (TeNWN) cho phép chuyển đổi quang điện hiệu quả trong cả phạm vi khả kiến và hồng ngoại (xem Perspective của Fernández).

TeNWN cho thấy khả năng tương thích sinh học tốt và không yêu cầu nguồn điện bên ngoài. Dây thần kinh nhân tạo này có thể cải thiện thị lực ở chuột và các mô hình linh trưởng không phải người. Việc sử dụng TeNWN có thể cải thiện đáng kể hiệu quả của dây thần kinh nhân tạo võng mạc t

Teluri là nguyên tố kim loại quý hiếm, thường thu được như sản phẩm phụ trong quá trình tinh luyện đồng. Nhờ đặc tính quang điện vượt trội, teluri có thể chuyển đổi ánh sáng nhìn thấy và tia hồng ngoại thành tín hiệu điện mà không cần thiết bị hỗ trợ, từ đó thay thế vai trò của các tế bào cảm quang trong võng mạc.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học sử dụng kỹ thuật lắng đọng hóa học để tạo ra các dây nano teluri đường kính chỉ 150 nanomet, sau đó kết nối chúng thành mạng lưới (gọi là TeNWN) đóng vai trò như "giàn giáo" cho võng mạc nhân tạo. Các thiết bị này được cấy trực tiếp vào mắt chuột mù.

Chỉ một ngày sau phẫu thuật, chuột bắt đầu phục hồi phản xạ đồng tử và khả năng định vị nguồn sáng. Khi kiểm tra dưới điều kiện ánh sáng hồng ngoại, nhóm chuột cấy ghép thậm chí vượt trội hơn chuột bình thường trong các bài kiểm tra nhận diện mẫu và tìm đèn LED - điều mà chuột bình thường không làm được do không thể thấy tia hồng ngoại.

Nếu nhìn thấy được tia hồng ngoại, với con người có xem là siêu thị lực. Ảnh minh họa

Công nghệ này cũng được thử nghiệm thành công trên khỉ macaca mù mà không gây biến chứng. Đáng chú ý, khi cấy vào mắt khỉ có thị lực bình thường, võng mạc nhân tạo giúp tăng độ nhạy với tia hồng ngoại.

Trong tự nhiên, có những loài động vật, chẳng hạn như rắn, đánh giá môi trường của chúng chính xác hơn bằng cách cảm nhận cả bức xạ hồng ngoại và quang phổ ánh sáng khả kiến.

Mắt người không có thụ thể ánh sáng phản ứng với quang phổ hồng ngoại, và ánh sáng hồng ngoại có bước sóng dài hơn và năng lượng thấp hơn không thể kích hoạt tín hiệu thị giác.

Ở những bệnh nhân mắc các bệnh về mắt nghiêm trọng (ví dụ, thoái hóa điểm vàng), về nguyên tắc, thị lực hồng ngoại có thể hỗ trợ thị lực trong điều kiện ánh sáng yếu và bóng tối. Phát triển các công nghệ sử dụng quang phổ ánh sáng rộng hơn, bao gồm cả hồng ngoại, có thể mang lại những lợi ích đáng kể.

Trước đó vào năm 2023, cùng phòng thí nghiệm này từng phát triển võng mạc nhân tạo đầu tiên từ các dây nano titanium dioxide và đã khởi động thử nghiệm lâm sàng trên người tại một số bệnh viện liên kết với Đại học Phúc Đán. Tuy nhiên, chưa có thông tin về kế hoạch thử nghiệm người với công nghệ TeNWN mới.

Chuyên gia Eduardo Fernandez từ Đại học Yale (Mỹ) nhận định phương pháp của nhóm Trung Quốc có tiềm năng mở ra một thế hệ thiết bị mới giúp chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu thần kinh, mang lại thị lực, dù hạn chế, cho nhiều người khiếm thị.

Hiện Trung Quốc là quốc gia sản xuất và tiêu thụ teluri lớn nhất thế giới. Nguyên tố này đang giữ vai trò ngày càng quan trọng trong các ngành công nghiệp chiến lược như làm mát nhiệt điện, pin mặt trời và thiết bị phát hiện tia hồng ngoại.

Nghiên cứu trên động vật thành công này mở đường cho các thử nghiệm trên người trong tương lai, cho thấy tiềm năng của bộ phận giả này trong việc khôi phục thị lực khả kiến và mở rộng nhận thức hồng ngoại tăng cường cho người mù và cung cấp giải pháp an toàn hơn, hiệu quả hơn và phổ rộng hơn so với các công nghệ hiện có.

Mời độc giả xem thêm video "Võng mạc nhân tạo hoạt động như thế nào?"

Tuệ Minh