Hình ảnh một góc Bio-Retina phóng to cho thấy mạng lưới các cảm biến quang học.
Trên thế giới, có ít nhất 25 đến 30 triệu người mắc phải chứng thoái hóa điểm vàng do tuổi tác (Age-related Macular Degeneration - AMD) và đây là 1 trong số những nguyên nhân chủ yếu gây mù lòa ở người trung/cao tuổi. Tuy nhiên hy vọng lại mở ra cho các bệnh nhân AMD khi mới đây, công ty Nano Retina có trụ sở tại Israel đã công bố phát triển thành công một thiết bị cấy ghép có tên Bio-Retina. Bio-Retina gồm một mạng lưới siêu nhỏ các cảm biến quang học có thể được cấy ghép trực tiếp lên bề mặt võng mạc. Sản phẩm đã sẵn sàng để thử nghiệm lâm sàn vào năm tới và Bio-Retina sẽ giúp phục hồi khả năng nhìn của các bệnh nhân AMD gần như ngay lập tức sau khi tiến hành cấy ghép.
Võng mạc là tập hợp các mô cảm nhận ánh sáng bên trong mặt sau của mắt. Mô võng mạc xếp theo nhiều lớp, nơi các tế bào cảm thụ ánh sáng (tế bào hình que và hình nón) tập hợp bên dưới các lớp nơ-ron và hạch liên kết bởi synapse. Các nơ-ron này truyền dẫn hình ảnh lên thần kinh thị giác trong khi các hạch sẽ thực hiện quá trình ảnh hóa thị giác cấp thấp.
Bệnh AMD gây nên bởi sự thoái hóa hoặc hư tổn của vùng trung tâm võng mạc, còn gọi là điểm vàng. Đây là một khu vực nhỏ trên võng mạc cho phép chúng ta có thể nhìn rõ các chi tiết khi mắt hướng thẳng vào vật thể. AMD dần phá hủy khả năng chuyển đổi ánh sáng thành các tín hiệu truyền dẫn dọc theo thần kinh thị giác của các tế bào hình nón và hình que. Một võng mạc bị tác động bởi AMD vẫn có đầy đủ các thần kinh thị giác hoạt động bình thường cũng như các hệ thống phụ võng mạc giúp đưa tín hiệu nơ-ron từ tế bào cảm thụ ánh sáng vào thần kinh thị giác. Tuy nhiên, khi các tế bào cảm thụ không hoạt động, sẽ không còn tín hiệu nơ-ron từ ánh sáng cho phần còn lại của võng mạc để truyền dẫn. Vì vậy, các bệnh nhân AMD vẫn giữ được thị giác ngoại vi nhưng phần trung tâm bị biến mất hoàn toàn. Kết quả là họ bị mù một phần hoặc cũng có trường hợp mù hoàn toàn. Hiện tại, vẫn chưa có liệu pháp chữa trị hiệu quả cho AMD.
Bio-Retina
Nano Retina đã phát triển thành công Bio-Retina - một chip cấy ghép rất nhỏ (3 x 4 mm) được đưa vào mắt và đính lên võng mạc trong quy trình tiểu xâm lấn. Nó không chữa trị AMD mà giảm bớt tình trạng mù do AMD gây nên. Sau khi gây tê cục bộ, các bác sĩ sẽ rạch một vết nhỏ trong mắt và cấy Bio-Retina vào khu vực điểm vàng bị hư tổn.
Bio-Retina sử dụng hệ thống quang học tự nhiên như thủy tinh thể, mống mắt và cơ mắt để hoạt động. Nó bao gồm một hệ thống mạch tích hợp gồm một mạng lưới các cảm biến quang học, điện cực siêu nhỏ và mạch điện siêu nhỏ nhằm thay thế cho các cảm biến quang học tự nhiên của mắt đồng thời nạp thông tin hình ảnh thông qua các cấu trúc võng mạc khỏe mạnh đến thần kinh thị giác và vùng thị giác trung tâm của não. Sau khi cấy ghép, bệnh nhân sẽ không cần phải tập phân biệt những hình ảnh lộn xộn bởi các cảm biến quang học sẽ tự động đo ánh sáng đến mắt trong một khu vực riêng biệt trên hình ảnh, và sau đó ngay lập tức kích thích các nơ-ron quang học bên dưới điểm quan sát nơi ánh sáng có thể tiếp cận trong mọi trường hợp. Trong hầu hết các trường hợp, cảm giác thị lực thông thường sẽ được phục hồi cho bệnh nhân. Tuy nhiên, hiện tại hình ảnh chỉ được thể hiện dưới dạng đen trắng.
Bắt đầu từ năm tới, các nghiên cứu lâm sàn đầu tiên sẽ được thực hiện với các Bio-Retina có độ phân giải 24 x 24 px (576 cảm biến quang học), và lượt thử nghiệm tiếp theo sẽ nâng độ phân giải lên 72 x 72 px (5184 cảm biến quang học). Bảng so sánh dưới đây cho chúng ta thấy sự khác biệt về thị giác giữa các độ phân giải khác nhau:
Rõ ràng, ở các độ phân giải thấp, chất lượng hình ảnh cũng không rõ ràng. Ở độ phân giải 10 x 10 px, một người chỉ có thể nhận biết về sự hiện diện hay không hiện diện của các vật thể lớn. Ở tỉ lệ cao hơn 1 chút, 24 x 24 px, họ có thể nhận ra 1 người đang đội nón rộng vành và có thể là phụ nữ. Trong khi đó, ở tỉ lệ 72 x 72 px, hình ảnh về vật thể hiện ra giống như chúng ta đang xem TV đen trắng. Vì vậy, có thể nói phát minh của Nano Retina hoàn toàn hữu ích cho những ai bị mù.
Tuy nhiên, vẫn còn một vấn đề tồn tại. Để phát hiện ánh sáng và kích thích bằng điện các nơ-ron thị giác yêu cầu một nguồn năng lượng. Nano Retina đã giải quyết vấn đề này bằng cách tích hợp một pin quang điện nhỏ rất nhỏ vào Bio-Retina, hướng ra thủy tinh thể. Đối với những bệnh nhân phải đeo kính, Bio-Retina sẽ sử dụng pin hoạt động bằng laser. Lý do là mặc dù ánh sáng laser vô hình và vô hại đối với mắt nhưng có thể khiến pin quang điện phát ra nhiều hơn 3 milliwatt, do đó gây hỏng thiết bị cấy ghép.
Theo: Gizmag
