Онлайн доклады

Онлайн доклады

Новейшие и инновационные подходы в медико-хирургическом лечении глаукомы

Международный вебинар по глаукоме в области медико-хирургического лечения

Новейшие и инновационные подходы в медико-хирургическом лечении глаукомы

Белые ночи - 2020 Сателлитные симпозиумы в рамках XXVI Международного офтальмологического конгресса

Белые ночи - 2020 Сателлитные симпозиумы в рамках XXVI Международного офтальмологического конгресса

Новые возможности оборудования NIDEK для диагностики патологии глазного дна

Новые возможности оборудования NIDEK для диагностики патологии глазного дна

Новые технологии лазерной рефракционной хирургии

Новые технологии лазерной рефракционной хирургии

Лечение глаукомы: Инновационный вектор

Конференция

Лечение глаукомы: Инновационный вектор

Роговица IV. Диагностика и лечение. Научно-практическая конференция с международным участием

Конференция

Роговица IV. Диагностика и лечение. Научно-практическая конференция с международным участием

«Живая хирургия» в рамках XXVII научно-практической  конференции офтальмологов

Конференция

«Живая хирургия» в рамках XXVII научно-практической конференции офтальмологов

ХVII Ежегодный конгресс  Российского глаукомного общества «Вместе против слепоты. Семнадцать мгновений зимы»

Конгресс

ХVII Ежегодный конгресс Российского глаукомного общества «Вместе против слепоты. Семнадцать мгновений зимы»

Пироговский офтальмологический форум. Ежегодная научно-практическая конференция

Конференция

Пироговский офтальмологический форум. Ежегодная научно-практическая конференция

Школа рефракционного хирурга. Сателлитный симпозиум компании «Алкон»

Симпозиум

Школа рефракционного хирурга. Сателлитный симпозиум компании «Алкон»

Сложные и нестандартные случаи в хирургии катаракты. Видеосимпозиум в формате 3D

Симпозиум

Сложные и нестандартные случаи в хирургии катаракты. Видеосимпозиум в формате 3D

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные технологии катарактальной, роговичной и рефракционной хирургии - 2019»

Симпозиум

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные технологии катарактальной, роговичной и рефракционной хирургии - 2019»

«Живая хирургия» компании «НанОптика»

«Живая хирургия» компании «НанОптика»

Современные технологии катарактальной, роговичной и рефракционной хирургии - 2019

Конференция

Современные технологии катарактальной, роговичной и рефракционной хирургии - 2019

Онлайн доклады

Онлайн доклады

Новейшие и инновационные подходы в медико-хирургическом лечении глаукомы

Международный вебинар по глаукоме в области медико-хирургического лечения

Новейшие и инновационные подходы в медико-хирургическом лечении глаукомы

Белые ночи - 2020 Сателлитные симпозиумы в рамках XXVI Международного офтальмологического конгресса

Белые ночи - 2020 Сателлитные симпозиумы в рамках XXVI Международного офтальмологического конгресса

Новые возможности оборудования NIDEK для диагностики патологии глазного дна

Новые возможности оборудования NIDEK для диагностики патологии глазного дна

Новые технологии лазерной рефракционной хирургии

Новые технологии лазерной рефракционной хирургии

Лечение глаукомы: Инновационный вектор

Конференция

Лечение глаукомы: Инновационный вектор

Роговица IV. Диагностика и лечение. Научно-практическая конференция с международным участием

Конференция

Роговица IV. Диагностика и лечение. Научно-практическая конференция с международным участием

«Живая хирургия» в рамках XXVII научно-практической  конференции офтальмологов

Конференция

«Живая хирургия» в рамках XXVII научно-практической конференции офтальмологов

ХVII Ежегодный конгресс  Российского глаукомного общества «Вместе против слепоты. Семнадцать мгновений зимы»

Конгресс

ХVII Ежегодный конгресс Российского глаукомного общества «Вместе против слепоты. Семнадцать мгновений зимы»

Пироговский офтальмологический форум. Ежегодная научно-практическая конференция

Конференция

Пироговский офтальмологический форум. Ежегодная научно-практическая конференция

Школа рефракционного хирурга. Сателлитный симпозиум компании «Алкон»

Симпозиум

Школа рефракционного хирурга. Сателлитный симпозиум компании «Алкон»

«Живая хирургия» компании «НанОптика»

«Живая хирургия» компании «НанОптика»

Сложные и нестандартные случаи в хирургии катаракты. Видеосимпозиум в формате 3D

Симпозиум

Сложные и нестандартные случаи в хирургии катаракты. Видеосимпозиум в формате 3D

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные технологии катарактальной, роговичной и рефракционной хирургии - 2019»

Симпозиум

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные технологии катарактальной, роговичной и рефракционной хирургии - 2019»

Все видео...

Возможности применения искусственных флуорофоров (квантовых точек) для стимуляции сетчатки глаза


1Екатеринбургский центр МНТК «Микрохирургия глаза»
2Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

    Актуальность. Миллионы людей в мире страдают различными заболеваниями сетчатки, такими как дегенерация желтого пятна, диабетическая ретинопатия, отслойка сетчатки, пигментный ретинит и другие, что может привести к снижению зрительных функций. Для их восстановления разработано много устройств. Например, предложены фотоэлектрические устройства в виде цифрового чипа. Хотя такие устройства и обеспечивают некоторую стимуляцию сетчатки, они имеют существенные недостатки, в частности относительно большие размеры (порядка нескольких квадратных миллиметров). В результате они блокируют существенную часть светового потока к сетчатке. Кроме того, внедрение устройств, как полагают, создает опасность повреждения ткани сетчатки.

    Предлагается технология восстановления зрительных функций, основанная на инъекции массива коллоидных квантовых точек (КТ) в стекловидное тело глаза или их введение в субретинальное пространство. Этот молекулярный телекоммуникационный массив квантовых точек представляет собой уникальный усилитель зрения.

    Цель. Теоретически обосновать выбор типа КТ, провести исследование их физико-химических свойств и возможности размещения в полости глаза для стимуляции фоторецепторов и/или ганглиозных клеток сетчатки.

    Материалы и методы. Квантовые точки – наноразмерные кристаллы с размерами, как правило, единицы – десятки нанометров. При попадании фотонов света на КТ возникает плазмонный резонанс за счет возбуждения поверхностных плазмон-поляритонных колебаний (поверхностных плазмон-поляритонов, Surface Plasmon-Polariton – SPP). Возникновение SPP связано с взаимодействием электромагнитного излучения с плазмой свободных электронов в кристаллической структуре КТ. В качестве материала, из которого синтезируют КТ, обычно используют благородные металлы или полупроводники. Так как поверхностные атомы и молекулы КТ имеют повышенную реакционную способность, то они присоединяют к себе атомы окружающей среды. Для того чтобы КТ взаимодействовали с биомолекулами, их поверхность функционализируют биологически совместимыми лигандами. Это обеспечивает связь КТ и биомолекул родопсина фоторецепторов через карбоксильные (СООН) или аминные (NH2) группы. Для функционализации поверхности КТ наиболее популярен реагент полиэтиленгликоль с тиольными группами, дающий прочную донорно-акцепторную связь с поверхностными атомами металлического (полупроводникового) ядра. Дополнительное покрытие органической оболочкой из би- и трифункциональных полимеров обеспечивает водорастворимость КТ за счет поверхностных полярных групп.

    Фотон света, попавший на КТ, помещенную на сетчатку, безызлучательно возбуждает физиологический процесс фототрансдукции в фоторецепторах и ганглиозных клетках сетчатки (за счет Фёрстеровского резонансного переноса энергии – так называемого FRET-эффекта), который формирует нервный импульс путем преобразования энергии света в электрический сигнал и передачу этого импульса в соответствующие центры мозга, вызывая адекватные зрительные образы. Эта фундаментальная задача и подход к ее решению иллюстрирует важность исследования молекулярных телекоммуникационных систем, например, на основе наногибридных комплексов «КТ-светочувствительный ретиналь-содержащий белок».

    Результаты. С использованием подходов теории Г. Ми и пакета прикладных программ Maple нами исследована зависимость сечения экстинкции КТ, состоящих из ядра и однослойной (двухслойной) оболочки, от размерного ряда КТ и типа окружающей матрицы в видимом диапазоне спектра. Установлены зависимости ширины пиков флюоресценции в механизме FRET, положения пиков резонансного поглощения от геометрических размеров ядра, оболочек КТ и диэлектрической проницаемости окружающей среды. Аналогичное исследование было проведено с новым типом безкадмиевых КТ на основе фосфида индия (InP/ZnS), которые, по сравнению с кадмиевыми КТ, имеют меньший квантовый выход флуоресценции, что снижает вероятность фототравмы, а также имеет существенно более низкую химическую токсичность.

    Квантовые точки для наших исследований синтезированы в научно-технологическом и испытательном центре «Нанотех-Дубна». Эти КТ покрыты гидрофильной кремнийорганической оболочкой, которая выполняет защитную функцию и обеспечивает диспергируемость наночастиц в водной среде. Кроме того, функциональность поверхности КТ дает возможность их конъюгации с биомолекулами фоторецепторов. Максимум флуоресценции КТ лежит в зеленой области спектра 520-530 нм, что соответствует пику спектра поглощения молекул родопсина фоторецепторов сетчатки. За счет ковалентных связей между карбоксильными группами поверхностно-активных молекул на органической оболочке КТ и аминными концами наружной мембраны молекул родопсина фоторецепторов сетчатки, по нашим расчетам, возникают реальные условия для эффективного переноса энергии от КТ к фоторецепторам.

    Были исследованы спектры поглощения и эмиссии КТ с биологическими тканями глаза: в частности, с биоптатом сетчатки, субретинальной жидкостью и стекловидным телом. Установлено незначительное влияние анатомического субстрата глазного яблока (например, возможность фагоцитирования КТ) на фотодинамические свойства КТ.

    Исследуемые КТ даже через два года после их синтеза демонстрируют высокую фотостабильность, что указывает на возможность продолжительного функционирования КТ с фоторецепторным аппаратом без деградации фотодинамических свойств нанобиокомплекса.

    В то же время следует отметить, что КТ, имеющие дипольный и магнитный моменты, являются управляемыми нанообъектами, например, под действием магнитного поля. Адсорбированные на поверхности КТ молекулы делают их более инертными по отношению к окружающей среде и способствуют образованию устойчивых коллоидных растворов. Поэтому функционализированные КТ можно использовать для приготовления магнитоуправляемых лекарственных форм, работающих по принципу лекарство – орган-мишень (сетчатка). В перспективе это позволяет управлять положением КТ в глазу с помощью вектора магнитного и электрического поля.

    Исследовались температурные особенности фотолюминесценции на флуоресцентном спектрометре Perkin Elmer LS55 в диапазоне температур от 20°С до 50°С. Проведенные эксперименты указывают на возможность стабильного состояния нанобиокомплекса в условиях гомеостаза организма человека.

    Хирургическая техника доставки квантовых точек к сетчатке отрабатывалась на энуклеированных глазах и на глазах животных.

    Выводы

    Проведенное поисковое исследование не должно создавать иллюзию простоты решаемой задачи. Как максимум, речь идет о возможности реабилитации тех людей, у которых оставшиеся неповрежденные клетки сетчатки способны генерировать электрический потенциал, но им для этого не хватает естественного света, а наночастицы (искусственные флуорофоры) позволяют дать этим клеткам дополнительное количество света, благодаря которому те сгенерируют потенциал, достаточный для получения определенного зрительного результата. И, главное, появляется реальная перспектива использования квантовых точек, как предусилителя светового потока при оптогенетическом подходе к лечению нейродегенеративных заболеваний сетчатки. Это новое перспективное научное направление в офтальмологии, и его методы позволяют с помощью света регулировать физиологическую активность клеток сетчатки, в которые предварительно доставлен ген свето-активируемого белка.


Страница источника: 161

Просмотров: 299