Numero 6 del 2025

Titolo: SALUTE E BENESSERE- Ripristinare la visione mediante nanobastoncelli plasmonici a luce infrarossa

Autore: Andrea Cusumano

Articolo:
Occhio alla ricerca

Abbiamo parlato più volte delle protesi retiniche, che rappresentano una pietra miliare nel campo della visione artificiale e sono ad oggi la risposta più promettente per contrastare la cecità causata da malattie degenerative della retina quali la retinite pigmentosa o la degenerazione maculare legata all'età (AMD), che determinano la morte dei fotorecettori (coni e bastoncelli) ma non di tutte le altre cellule della retina che intervengono nel processo della visione, in particolare le cellule bipolari, che rimangono attive anche nelle fasi più avanzate di queste patologie, rappresentando il bersaglio principale della stimolazione artificiale della retina.
Le protesi retiniche sono dispositivi medici piuttosto evoluti e ci aspettiamo che entreranno nella pratica clinica in un futuro non molto lontano, tuttavia è interessante prestare attenzione anche ad altre strategie terapeutiche che si stanno dimostrando promettenti e potrebbero affiancare e, perché no, un giorno addirittura superare le potenzialità delle protesi retiniche attuali.
Un interessante studio, i cui risultati sono apparsi recentemente sulla rivista scientifica American Chemical Society Nano, ha esplorato l'efficacia dell'utilizzo della stimolazione fototermica per ottenere un'attivazione neuronale retinica precisa mediante l'impiego di nanoparticelle in oro a forma di bastoncello, che chiameremo qui di seguito nanobastoncelli in oro plasmonici (in inglese plasmonic nanorods o AuNR), una piattaforma davvero innovativa che potrebbe restituire la visione in modo analogo alle protesi basate sui microchip, ma con tecniche d'impianto ancora meno invasive e potenzialità di ampiezza di campo visivo maggiore*.
Gli AuNR vengono rilasciati all'interno dell'occhio mediante un'iniezione intravitreale e una volta nell'occhio si distribuiscono sulla superficie della retina. Essi sono in grado di assorbire la luce nel vicino infrarosso - proiettata mediante laser dall'esterno - e generare calore localizzato. Questo riscaldamento rapido e preciso stimola in modo specifico le cellule bipolari adiacenti grazie alla presenza su queste cellule di canali ionici sensibili alla temperatura: il calore ne modifica la polarità di membrana e ne induce l'attivazione, senza danneggiare le altre cellule della retina e senza compromettere la visione residua.
Questa tecnologia presenta la vantaggiosa potenzialità di offrire un ripristino visivo ad alta risoluzione e una copertura retinica più ampia rispetto agli attuali microchip retinici.
Lo studio preclinico è stato eseguito in modelli sperimentali murini e ha dimostrato che dopo l'iniezione intravitreale i nanobastoncelli hanno raggiunto la retina e si sono distribuiti uniformemente su di essa. La stimolazione con luce nel vicino infrarosso è stata in grado di stimolare un'attivazione neuronale altamente localizzata, in modo selettivo e riproducibile.
La stimolazione in vivo ha evocato risposte elettrocorticografiche nella corteccia visiva in assenza di tossicità sistemica o danni retinici significativi.
I pattern di stimolazione laser possono essere controllati dinamicamente e ciò apre la strada alla possibilità di ottenere una sorta di "proiezione artificiale della visione" mediante "occhiali intelligenti" in grado di proiettare immagini dinamiche in tempo reale.
Ricapitolando, i nanobastoncelli in oro presentano diversi vantaggi, tra cui il metodo di somministrazione minimamente invasivo, che non richiede un intervento chirurgico intra-retinico, la possibilità di ottenere una stimolazione modulata e precisa e l'assenza di tossicità e dannosità per le cellule retiniche e la visione residua.
Questa nuova tecnologia rappresenta un passo significativo nel campo della visione artificiale ottenuta grazie all'interazione tra nanotecnologie, fisica della luce e neuroscienze, e sembra poter rappresentare una reale potenziale alternativa alle protesi retiniche basate sui microchip. Per questi motivi crediamo sia utile seguirne i futuri progressi e sviluppi.

* Nie J, Eom K, AlGhosain HM, Neifert A, Cherian A, Gerbaka GM, Ma KY, Liu T, Lee J. Intravitreally Injected Plasmonic Nanorods Activate Bipolar Cells with Patterned Near-Infrared Laser Projection. ACS Nano. 2025 Apr 1;19(12):11823-11840. doi: 10.1021/acsnano.4c14061. Epub 2025 Mar 20. PMID: 40110744.