Technologie

Die Retina Implant AG entwickelt ein Netzhautimplantat, mit dessen Hilfe einem Teil erblindeter Menschen das Sehvermögen wieder gegeben werden soll. Die bisherige Entwicklung der Implantate erfolgte durch einen vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Forschungsverbund, aus dem heraus die Retina Implant AG gegründet wurde.

Das Herzstück des Implantats ist ein Mikrochip von ca. 3 mm Durchmesser und ca. 50 µm Dicke, in dem ca. 1.500 Pixelfelder angeordnet sind. Die Größe eines Pixels beträgt ca. 70 x 70 µm². Damit ergibt sich ein Gesichtsfeld von 12°, welches Mobilität und orientierende Objekterkennung ermöglicht. Jedem Pixelfeld sind zwei Photozellen, eine Verstärkerschaltung und eine Stimulationselektrode zugeordnet. Jede der Photozellen nimmt das ins Auge einfallende Licht auf und wandelt es in elektrische Energie um. Diese Energie dient dazu, von außen zugeführte Energie zu steuern, die verwendet wird, um die intakten Nervenzellen in der Netzhaut elektrisch zu reizen. Die Nervenimpulse dieser Zellen werden über den Sehnerv ins Gehirn weitergeleitet und führen dort schließlich zu Seheindrücken.

Das Implantat wird unter die Netzhaut implantiert.

Wo befindet sich das Implantat genau?

Die folgende Abbildung illustriert die Lage des Implantates im Auge schematisch:

Schema des Chips

Das Implantat kommt exakt an der Stelle der Netzhaut zu liegen, an dem sich bei gesunden Menschen die lichtempfindlichen Sinneszellen befinden. Dadurch ist gewährleistet, dass die vom Implantat abgegebenen elektrischen Ladungen tatsächlich auf die gleichen Nervenzellen der Netzhaut übertragen werden, die bei Menschen mit intakter Netzhaut Informationen von den Photorezeptoren erhalten. Somit wird das Informationsverarbeitungsnetzwerk der Netzhaut, auf natürlichem Wege genutzt.

Energieversorgung des Implantats

Um die Reizschwellen für eine erfolgreiche Stimulation von Nervenzellen der Netzhaut überwinden zu können, ist eine Verstärkung notwendig, die in das Implantat integriert ist. Ansonsten wäre bei normaler Tageslichtbeleuchtung kein Seheindruck möglich. Die notwendige Energie wird für eine erste klinische Prüfung über feine Drähte von außen zugeführt werden. Für eine zweite, über einen Zeitraum von mind. 6 Monaten geplante klinische Studie soll die Energieversorgung in Form von Hochfrequenz erfolgen.

Muster eines aktiven Implantats

Die Bauteile sind auf einem hochflexiblen Polyimid-Bändchen fixiert. Mit Ausnahme des Stimulationschips ist das gesamte Implantat in Silikon eingekapselt. Die Gesamtlänge des Implantats beträgt ca. 100 mm, die Breite 3 mm und die Dicke 0,1 mm. Unter die Netzhaut wird nur die rechte Hälfte des Implantats gelegt; der linke, dickere Anteil wird von außen auf den Augapfel genäht und mit der Bindehaut überzogen.

Selbst eine räumliche Auflösung von 1° Sehwinkel bedeutet eine erhebliche Verbesserung der Lebensqualität der Patienten, die sich damit wieder im Raum orientieren können und zumindest größere Gegenstände erkennen und unterscheiden können.

Zusammengefasst soll das Sehvermögen der Patienten nach Implantation des subretinalen Netzhautimplantates die folgenden Kriterien erfüllen:

• Orientierung im Raum
• Gesichtsfeld: 8° - 12°
• Sehfähigkeit ohne Sehhilfen (außer Brille): mindestens Finger zählen, optimalerweise Gesichter erkennen
• Erkennung von Buchstaben mit zusätzlichen Sehhilfen
• Funktionsfähigkeit bei Umgebungshelligkeiten von 10 Lux bis 100.000 Lux.

Artikel: The emerging nanomedicine landscape.

Andere Technologien

Bislang gibt es keine Produkte, die das Sehvermögen von Patienten mit degenerativen Netzhauterkrankungen wieder herstellen können.

Das von Retina Implant verfolgte Konzept ist mittelfristig das erfolgversprechendste, da entscheidende Punkte wie Implantierbarkeit, Verträglichkeit, räumliche Auflösung und technische Realisierung im Wesentlichen geklärt sind, was für alternative Entwicklungen nur begrenzt der Fall ist (s. auch Science-Publikation von Prof. Dr. med. Eberhart Zrenner).

Folgende unterstützende, aber nicht heilende Behandlungsmöglichkeiten stehen derzeit zur Verfügung bzw. sind in der Entwicklung:

In Entwicklung sind Netzhautprothesen (auf die Netzhaut: Intelligent Implants, Bonn, Prof. Rizzo, Boston, Second Sight, Los Angeles; unter die Netzhaut: Optobionics, Chicago), Prothesen am Sehnerv (Prof. Veraarts, Belgien), Prothesen am Gehirn (Prof. Dobelle, New York, Prof. Norman, Salt Lake City), operative Verfahren, pharmazeutische Behandlungen mit Wachstumsfaktoren sowie gentherapeutische Ansätze.

Zu bemerken ist, dass Gentechnologie, Transplantation, Wachstumsfaktoren nur bei noch intakten Photorezeptoren eingesetzt werden können. Eine mögliche Stammzelltherapie ist auf Jahre hinaus nicht absehbar. Bei bereits bestehender Blindheit bzw. fortgeschrittener Degeneration der Photorezeptoren stehen als Behandlungsmöglichkeiten lediglich die künstlichen Sehprothesen zur Verfügung.

Unter diesen verschiedenen Ansätzen sind die Netzhautimplantate am weitesten fortgeschritten und erscheinen auch längerfristig am erfolgversprechendsten.

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die in Entwicklung befindlichen Netzhautimplantate mit Gegenüberstellung der wesentlichen Vor- und Nachteile.