視力回復のための埋め込み可能な極薄網膜補綴物と統合された液体 - 金属ベースの3次元微小電極アレイ

網膜ニューロンを刺激するための電子網膜補綴物は、視力回復に有望です。ただし、従来の網膜インプラントの剛性電極は、軟網膜組織に損傷を与える可能性があります。また、変性網膜の標的細胞への近接性が低いため、選択性が限られています。ここでは、柔軟な超薄型光感受性トランジスタが、共同ガリウムインジウム合金の3次元刺激電極と統合されている柔らかい人工網膜（厚さ、10μm）を紹介します。これらの3次元液体金属電極の先端でのみローカルにコーティングされたプラチナナノクラスターは、刺激電極のインピーダンスを減らすのに長所を示しています。これらの微小電極は、標的網膜神経節細胞への近接性を高め、効果的な電荷注入（72.84 MC CM-2）を提供して、網膜の神経反応を引き出すことができます。彼らの低いヤング率（234 kPa）は、液体の形であるため、網膜への損傷を最小限に抑えることができます。さらに、監視されていない機械学習アプローチを使用して、誘発されたスパイクを効果的に特定して、網膜神経節細胞内の神経活動を評価しました。網膜変性マウスモデルでのin vivo実験の結果は、網膜上の神経反応の時空間分布が、選択的な局所照明領域の下でマッピングできることを明らかにし、視力の回復を示唆しています。

Electronic retinal prostheses for stimulating retinal neurons are promising for vision restoration. However, the rigid electrodes of conventional retinal implants can inflict damage on the soft retina tissue. They also have limited selectivity due to their poor proximity to target cells in the degenerative retina. Here we present a soft artificial retina (thickness, 10 μm) where flexible ultrathin photosensitive transistors are integrated with three-dimensional stimulation electrodes of eutectic gallium-indium alloy. Platinum nanoclusters locally coated only on the tip of these three-dimensional liquid-metal electrodes show advantages in reducing the impedance of the stimulation electrodes. These microelectrodes can enhance the proximity to the target retinal ganglion cells and provide effective charge injections (72.84 mC cm-2) to elicit neural responses in the retina. Their low Young's modulus (234 kPa), owing to their liquid form, can minimize damage to the retina. Furthermore, we used an unsupervised machine learning approach to effectively identify the evoked spikes to grade neural activities within the retinal ganglion cells. Results from in vivo experiments on a retinal degeneration mouse model reveal that the spatiotemporal distribution of neural responses on their retina can be mapped under selective localized illumination areas of light, suggesting the restoration of their vision.