Nanoimplantāts atjaunoja redzi pelēm un primātiem, dodot viņiem redzi, kas pārsniedz cilvēka redzi. Šis atklājums varētu palīdzēt 200 miljoniem cilvēku visā pasaulē.
Satura rādītājs
Tēls ir metāls, kas ar nanotehnoloģiju palīdzību var atjaunot redzi. (Wikicommons)KJesús Díaz2025. gada 20. jūnijs – 5:00 rītā Atjaunots: 2025. gada 20. jūnijs – 6:13 vakarā
Ķīniešu zinātnieku grupa ir panākusi potenciāli revolucionāru atklājumu ģenētiskās akluma ārstēšanā, izmantojot teluru, minerālu, kas ir tikpat rets kā platīns, lai izveidotu mākslīgu tīklenes, kas ne tikai atjauno aklo primātu redzi, bet arī piešķir viņiem neparastu spēju redzēt infrasarkano gaismu, kas nav iespējams parastajam cilvēka acīm.
Pētījums, kas publicēts 5. maijā prestižajā žurnālā Science, tika veikts Van Shuiyuan vadībā, pētnieka no Integrālo shēmu un mikroelektronikas koledžas Fudanas Universitātē Šanhajā. Rezultāti paver daudzsološu ceļu cilvēku akluma ārstēšanai, īpaši tiem, kas cieš no deģeneratīvām tīklenes slimībām.
Ko viņi izgudroja?
Tēls ir ārkārtīgi rets sudraba balts metaloīds elements zemes garozā, kas savā retumā salīdzināms ar platīnu.
Ķīna dominē šī minerāla ražošanā pasaulē — protams — ražojot aptuveni 76 % no pasaules telūra, saskaņā ar ASV Ģeoloģiskā dienesta datiem: aptuveni 750 metriskās tonnas 2024. gadā.
Šim pusmetāliskiem elementam piemīt izcilas fotoelektriskas īpašības, kas to padara par ideālu materiālu optisko elektronisko ierīču ražošanai. Tā spēja pārvērst gan redzamo gaismu, gan infrasarkano starojumu elektriskā enerģijā bez bateriju izmantošanas padara to unikālu. Ar blīvumu 6,24 g/cm³ un kušanas temperatūru 449,51 °C telūrs demonstrē heksagonālu kristālisku struktūru, kas veicina tā izcilās pusvadītāju īpašības.
Vana komanda izmantoja ķīmiskās nogulsnēšanas procesu, lai izgatavotu telūra nanovadus, kuru biezums ir tikai 150 nanometri — desmit reizes plānāki par cilvēka matu — un pēc tam kontrolēja to augšanu, lai veidotu tīklus no telūra nanovadiem (TeNWN), kas darbojas kā tīklenes nanokarkasi.
Šie nanovadu masīvi ģenerē fotostrāvus ar jaudu līdz 30 ampēriem uz kvadrātcentimetru, kas ir visaugstākais rādītājs starp visiem tīklenes protežu materiāliem, un reaģē uz viļņu garumiem no redzamās gaismas līdz 1550 nanometriem tuvajā infrasarkanajā spektrā , kas ievērojami pārsniedz iepriekšējo pieeju diapazonu.
Šo ierīču implantācija ģenētiski akliem pelēm deva pārsteidzošus rezultātus. Dzīvniekiem sāka atjaunoties zīlīšu refleksi un spēja noteikt gaismas avotu atrašanās vietu tikai dienu pēc operācijas. Tēlu atpazīšanas testos implantētās peles ne tikai atguva normālu redzi, bet arī pārspēja veselas peles infrasarkanā gaismas uztveršanā, kas ir pilnīgi neredzama zīdītāju, piemēram, cilvēku, acīm.
“Pēc implantācijas ierīcēm pelēm pareizi reaģēja uz infrasarkano signālu aptuveni 67 procenti gadījumu, bet parastajām pelēm šis rādītājs bija tikai 12 procenti,” skaidro Eduardo Fernandess , bioloģiskais antropologs no Jēlas Universitātes un Amerikas Zinātnes attīstības asociācijas loceklis, kurš rakstījis komentāru tajā pašā žurnāla Science numurā.
Vienkāršs un ar superspējām
Tas, kas padara šo tehnoloģiju patiesi revolucionāru, ir tās vienkāršība un bioloģiskā saderība. Atšķirībā no mūsdienu tīklenes protezēm, kurām nepieciešami ārējie enerģijas avoti, kameras un apjomīgi vadības moduļi, TeNWN bāzētais ierīce darbojas autonomi, bez nepieciešamības pēc ārēja enerģijas avota.
Protēze tiek implantēta ar minimāli invazīvu un atgriezenisku subretinālu procedūru, bez nepieciešamības izmantot apjomīgas brilles vai elektriskos lādējumus. „Nanoprotēze ģenerē spēcīgus fotostrāvus, lai aktivizētu atlikušo tīklenes kontūru disfunkcionālajā acī. Tas darbojas ar vienkāršu subretinālas implantācijas procedūru un izvairās no apjomīgiem iekšējiem un ārējiem komponentiem,” norāda pētnieki.
Pārbaudēs ar akliem makakiem tas neizraisīja nekādas komplikācijas un izrādījās ilgtermiņā bioloģiski saderīgs. Vēl pārsteidzošāk ir tas, ka implantējot to makakiem ar normālu redzi, tas palielināja to jutību pret infrasarkano gaismu, neietekmējot to normālo redzi, kas pavēra iespēju paplašināt cilvēka redzes iespējas ārpus to pašreizējiem bioloģiskajiem ierobežojumiem.
Šis atklājums var potenciāli palīdzēt 200 miljoniem pacientu visā pasaulē, kuri cieš no akluma vai tīklenes slimībām. Pacientiem ar nopietnām acu slimībām, piemēram, dzeltenās plankuma deģenerāciju, infrasarkanais redzējums principā var palīdzēt redzēt vājā apgaismojumā un tumsā.
Tā pati Fudanas universitātes laboratorija 2023. gadā izstrādāja pirmo mākslīgo tīklenes, kas sastāv no titāna dioksīda nanovadu masīviem, kas atjaunoja redzes funkciju akliem pelēm un primātiem. Klīniskie pētījumi, kas balstīti uz šo 2023. gadā izstrādāto nanovadu, jau tiek veikti Fudanas universitātes slimnīcās, lai gan pagaidām nav informācijas par TeNWN nanovadu klīniskajiem pētījumiem ar cilvēkiem. “Vana izstrādātā metodoloģija ļauj izstrādāt jaunas paaudzes ierīces, kas spēj pārvērst gaismu neironu stimulācijas signālos un atjaunot ierobežotu, bet noderīgu redzi daudziem akliem cilvēkiem,” saka Fernandess.
Stratēģiskās un ekonomiskās sekas
Ķīnas dominēšana telūra ražošanā ir būtiskas ģeopolitiskas un ekonomiskas sekas. Āzijas valsts ir ne tikai pasaules lielākais ražotājs, bet arī lielākais šī stratēģiskā minerāla patērētājs. 2025. gada februārī Ķīna paziņoja par jauniem ierobežojumiem telūra un citu elementu eksportam, kas ir vitāli svarīgi progresīvām un militārām tehnoloģijām, atbildot uz Trampa administrācijas ieviestajiem tarifiem.
Telūrs ieņem arvien nozīmīgāku lomu dažādās stratēģiski svarīgās jaunās nozarēs, piemēram, pusvadītāju termoelektriskajā dzesēšanā, saules elementos un infrasarkanajā zondēšanā. Tas ir galvenais elements kadmija telurīda (CdTe) saules elementu ražošanā, kas ir otra izplatītākā fotoelektriskā tehnoloģija pasaulē pēc silīcija.
Prognozes liecina, ka telūra pieprasījums sasniegs no 8782 līdz 12 957 tonnām līdz 2050. gadam, galvenokārt pateicoties fotoelektriskajai rūpniecībai. Šis jaunais izrāviens medicīniskajās lietojumprogrammās tikai palielinās minerāla stratēģisko nozīmi, vēl vairāk nostiprinot Ķīnas pozīciju vēl vienā piegādes ķēdē.
