Un modello di retina artificiale sensibile ai colori è stato realizzato utilizzando tre diversi polimeri organici semiconduttivi, processati come inchiostri, attraverso la stampa inkjet.

La retina artificiale stampata risulta biocompatibile e, attraverso i suoi pixel polimerici (che imitano la sensibilità ai colori dell’occhio) presenta una risoluzione spaziale di ∼11000 pixel/cm2.

Il processo di foto-trasduzione dai pixel a un fluido biologico, studiato con un dispositivo innovativo a geometria chiusa, genera segnali elettrici compatibili con quelli delle retine.

Questi risultati, frutto del lavoro di un team di ricercatori internazionale guidato dall’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, sono stati pubblicati in un articolo, “Colour-sensitive conjugated polymer inkjet-printed pixelated artificial retina model studied via a bio-hybrid photovoltaic device”, sulla rivista Scientific Reports.

I progressi delle protesi

Sono circa 300 milioni nel mondo le persone con handicap visivi. La retinite pigmentosa (RP) e la degenerazione maculare legata all’età (AMD) sono tra le maggiori cause di perdita, parziale o totale, della vista e comportano il deterioramento dei fotorecettori retinici.

Nell’occhio umano, la retina contiene diversi strati cellulari tra cui quello dei fotorecettori, coni e bastoncelli, che convertono la luce in segnali elettrici e sono responsabili della visione notturna e a colori. Negli ultimi decenni, le protesi retiniche per il recupero della sensibilità visiva, hanno fatto enormi progressi. Tuttavia, essendo principalmente costituite da tradizionali elettrodi metallici o comunque rigidi, sono poco flessibili e poco biocompatibili.

Più recentemente, materiali elettronici organici e fotosensibili si sono mostrati molto promettenti, anche impiantati in vivo, per la trasduzione di stimoli luminosi in retine degenerate.

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Tali materiali sono flessibili e possono essere depositati come comuni inchiostri. Finora, negli studi sulla retina artificiale, la sensibilità spettrale è stata considerata singolarmente, cioè un polimero per volta.

Ma, essendo la visione dei colori un obiettivo auspicabile, è sembrato interessante cercare di riprodurre le caratteristiche dei fotorecettori usando pixel di diversi polimeri fotosensibili a differenti regioni dello spettro della luce visibile, quindi potenzialmente in grado di fornire sensibilità ai colori.

Pixel e polimeri

“Abbiamo progettato e realizzato un modello di retina artificiale stampata costituita da pixel di differenti polimeri organici. I tre polimeri utilizzati hanno spettri di assorbimento molto simili a quelli dei coni e dei bastoncelli che si trovano nella retina umana e che ci permettono di vedere i colori. Inoltre sono stati stampati seguendo un layout ad anelli concentrici, ideato per riprodurre, seppur in modo semplificato, lo schema anatomico della retina umana”, spiega Manuela Ciocca (Postdoc presso il Dipartimento di Ingegneria Elettronica – Tor Vergata), primo autore del lavoro pubblicato, e vincitrice anche di una borsa di studio del programma Torno Subito della Regione Lazio, per la collaborazione con l’Università di Surrey.

“Abbiamo verificato che il processo di foto-trasduzione dalla retina artificiale alla soluzione elettrolitica utilizzata, e che imita i fluidi extracellulari che si trovano nei nostri tessuti, attraverso un innovativo dispositivo opto-elettronico a geometria chiusa, che permetteva la generazione di segnali elettrici compatibili con quelli che si riscontrano nelle retine” continua Ciocca.

“Questo dispositivo bio-ibrido è vantaggioso rispetto ai tradizionali sistemi d’indagine utilizzati in elettrofisiologia, perché è compatto, richiedendo piccole quantità di soluzione elettrolitica, facile da utilizzare, trasportabile e di dimensioni adattabili alle necessità di lavoro”.