Ceramiczne komórki światłoczułe, wytwarzane dzięki technologii wypróbowanej na orbicie wokółziemskiej, być może pomogą niewidomym odzyskać wzrok. Opracowali je specjaliści z NASA.

Oko przypomina budową cyfrowy aparat fotograficzny lub kamerę wideo. Soczewka o zmiennym kształcie ustawia ostrość, źrenica zastępuje przysłonę, regulując dopływ światła, zaś siatkówka – tylna ściana oka – jest wyłożona milionami komórek światłoczułych.

Komórek światłoczułych są dwa rodzaje: pręciki – bardzo czułe, ale nie rozróżniające kolorów, oraz czopki – dzięki nim możemy dostrzegać większe szczegóły i kolory. Pod wpływem światła komórki siatkówki wytwarzają sygnały elektryczne, które do mózgu przesyła gruby przewód – nerw wzrokowy. Tam powstaje obraz, który widzimy.

Każdy z elementów tego układu może ulec uszkodzeniu. O ile przezroczystą soczewkę i chroniącą ją rogówkę stosunkowo łatwo zastąpić protezą, o tyle zastąpienie zniszczonej przez procesy degeneracyjne siatkówki napotyka ogromne trudności techniczne.

Zespół prof. Alexa Ignatieva z University of Houston pracuje nad implantami, które mogłyby zastąpić zniszczone komórki siatkówki. Współpracuje ze specjalistami z Centrum Epitaksji w Próżni Kosmicznej (SVEC – Space Vacuum Epitaxy Center). To centrum, sponsorowane przez NASA, zajmuje się między innymi wytwarzaniem cienkich warstw substancji ceramicznych, które reagują na światło w sposób przypominający działanie komórek siatkówki. Stosowana jest technika epitaksji, czyli układania warstw atom po atomie. Zespoły ceramicznych fotoelementów wszczepiane do oka mogłyby częściowo przywrócić widzenie – pod warunkiem, że nerw wzrokowy nie został uszkodzony. Mają się one składać ze 100 tysięcy mikroskopijnych czujników o wielkości pięciu mikrometrów (1/20 średnicy włosa), połączonych przez folię z polimeru, który rozpuści się stopniowo po wszczepieniu do oka.

Wytwarzanie czujników z cienkich warstw ceramicznych szczególnie dobrze udaje się w kosmosie, jednym z powodów jest fakt, że istnieje tam próżnia, jakiej nie daje się osiągnąć na Ziemi. Dlatego jednym z pierwszych kosmicznych projektów SVEC (uruchmionym w 1996 roku) było Wake Shield Facility, laboratorium, które trzy razy wynoszono na ziemską orbitę. Badano tam, w jaki sposób można wykorzystać próżnię kosmiczną do wytwarzania nowych materiałów i właśnie tam opracowane zostały materiały na czujniki do sztucznej siatkówki.

Wcześniej naukowcy z Johns Hopkins University, MIT i innych ośrodków próbowali wszczepić do oka fotoelementy zbudowane z krzemu. Jednak ten związek jest źle tolerowany przez organizm. Maleńkie elementy ceramiczne nie sprawiają takich kłopotów. Ponieważ każdy z nich jest oddzielną strukturą, nie zaburzają krążenia substancji odżywczych w oku.

Prace Ignatieva dają nadzieję milionom ludzi, którzy wskutek chorób niszczących komórki siatkówki stopniowo tracą wzrok. Do wstępnych badań, które mają się rozpocząć w tym roku zgłosiło się już 200 ochotników. Na razie nie wiadomo, jak mózg zinterpretuje docierające do niego nietypowe napięcia sztucznych fotoreceptorów, czy będzie można odróżnić kolory, jaka będzie rozdzielczość czy trwałość sztucznej siatkówki. Prawdopodobnie mózg będzie się musiał zaadaptować w procesie przypominającym naukę patrzenia przez niemowlę.