Solarzelle: Retina-Implantat mit eigener Stromversorgung

US-Forscher haben ein Retina-Implantat mit integrierter Stromversorgung entwickelt: Die Pixel des Chips fangen Lichtimpulse auf und wandeln diese in elektrische Impulse für Nervenzellen und in Strom, mit dem sich das Implantat selbst versorgt.

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Augenoperation (Symbolbild): Implantat ohne Induktionsspulen und Kabel
Augenoperation (Symbolbild): Implantat ohne Induktionsspulen und Kabel (Bild: Navesh Chitrakar/Reuters)

Ein Retina-Implantat, das nicht nur Licht einfängt, sondern davon auch mit Energie versorgt wird, haben Wissenschaftler von der Stanford-Universität in Palo Alto im US-Bundesstaat Kalifornien entwickelt. Dadurch wird das Implantat kleiner und einfacher zu implantieren.

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Die meisten bisher entwickelten Retina-Implantate werden über Induktionsspulen mit Strom versorgt. Das System aus Spulen, Decoder und Kabeln, die durch das Auge führen, einzusetzen, sei ein schwieriger Eingriff, schreiben die Forscher um Keith Mathieson und James Loudin in der Fachzeitschrift Nature Photonics. Vorteil ihres Systems sei, dass die Pixel Fotorezeptor und Energielieferant seien.

Wie andere Retina-Implantate arbeitet auch dieses System mit Kameras, die in eine Brille integriert sind. Die Bilder werden an einen portablen Computer geschickt, der sie verarbeitet. Der Computer überträgt die bearbeiteten Bilder an Projektoren, die im Inneren der Brille sitzen.

Licht in elektrische Impulse

Die Projektoren schicken die Bilder als Infrarotpulse auf das Implantat, das dort sitzt, wo sich in einem gesunden Auge die Fotorezeptoren befinden. Jedes Pixel des Implantats enthält drei Dioden, die das Licht auffangen und in elektrische Impulse wandeln. Eine angeschlossene Elektrode stimuliert mit diesen dann die Nervenzellen.

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Gleichzeitig sind die Pixel Photovoltaikmodule, die das Licht, das darauf fällt, in elektrischen Strom wandeln. Die Stanford-Forscher sind nicht die ersten, die ein Retina-Implantat mit Solarzellen konstruiert haben. Bisher waren die Konzepte jedoch daran gescheitert, dass zu wenig Licht auf der Solarzelle ankam. Nicht einmal an einem Sonnentag am Äquator falle genug Licht durch das Auge auf die Retina, um genug Energie für das Implantat zu erzeugen, sagte Loudin dem US-Wissenschaftsmagazin Technology Review. Durch die gezielte Projektion des Infrarotlichts auf die Zellen konnten die Forscher dieses Problem lösen.

Licht im nahen Infrarotbereich

Die Forscher haben sich für das Licht im nahen Infrarotbereich entschieden, weil es zum einen nicht von eventuell noch vorhandenen Fotorezeptoren aufgefangen wird, also auch das Bild, das der Patient sieht, nicht stört. Zum anderen schädigt das Licht in diesem Spektrum das Gewebe im Auge nicht.

Den Stanford-Forschern ist es jedoch nicht nur gelungen, eine bessere Variante für die Energieversorgung zu schaffen - das Implantat hat möglicherweise auch eine höhere Pixeldichte als Vorgängermodelle, was besseres Sehen ermöglicht. Die Wissenschaftler haben mehrere Designs für das Implantat ausprobiert, darunter eines mit einer Dichte von 178 Pixeln pro Quadratmillimeter. Zum Vergleich: Das Implantat des kalifornischen Herstellers Second Sight, das bereits auf dem Markt ist, hat insgesamt nur 60 Pixel.

Labortests

Bis das Stanford-Implantat einsatzbereit ist, dürfte es jedoch dauern. Bisher wurde das System nur im Labor an Gewebe aus der Retina von Ratten getestet. Als Nächstes muss es erst einmal Tieren eingesetzt werden. Bevor das System in klinischen Tests erprobt werden kann, werden also noch einige Jahre vergehen.

Das Implantat ist gedacht für Patienten, die an Makuladegeneration leiden. Dabei werden die Fotorezeptoren zerstört, also die Zellen, die ein Bild auffangen. Die für die Bildverarbeitung zuständigen Nervenzellen in der Retina hingegen seien weitgehend erhalten, schreiben die Forscher.

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