IIT, insieme all’IRCCS Azienda Ospedaliera Metropolitana – Plesso Ospedale Policlinico San Martino, ha dimostrato che l’ossido di grafene, impiegato per la prima volta in ambito oftalmico, potenzia la retina artificiale liquida, aumentando la sensibilità alla luce e il recupero della funzione visiva negli stadi avanzati della retinite pigmentosa
Un team di ricercatori e ricercatrici del Center for Synaptic Neuroscience and Technology dell’Istituto Italiano di Tecnologia – IIT, coordinato dal prof. Fabio Benfenati e dalla dott.ssa Elisabetta Colombo, presso l’IRCCS Azienda Ospedaliera Metropolitana – Plesso Ospedale Policlinico San Martino, ha dimostrato che l’aggiunta di ossido di grafenealle nanoparticelle polimeriche fotoattive già sviluppate da IIT per il prototipo di retina artificiale liquida, potenzia la capacità di trasduzione della luce ambientale in segnali elettrici e consente di ripristinare funzioni visive complesse, in modelli preclinici di retinite pigmentosa in fase avanzata.
Si tratta della prima volta che il grafene viene testato in ambito oftalmico.
Lo studio, pubblicato su Nature Communications, rappresenta un passo avanti decisivo verso la retina artificiale liquida di nuova generazione, più sensibile alla luce fioca, biocompatibile e adattabile a diverse fasi della malattia.
Il team multidisciplinare vede coinvolti anche partner scientifici quali IRCCS Azienda Ospedaliera Metropolitana – Plesso Ospedale Policlinico San Martino di Genova e l’IRCCS Ospedale Sacro Cuore Don Calabria di Negrar (Verona). La ricerca è stata finanziata dall’iniziativa europea Graphene Flagship, nell’ambito degli studi sul grafene per applicazioni biomedicali, e da un bando di ricerca finalizzata del Ministero della Salute.
La retina artificiale liquida, introdotta dal gruppo IIT nel 2020 (Nature Nanotechnology 2020, https://opentalk.iit.it/sviluppato-il-primo-modello-sperimentale-di-protesi-liquida-di-retina/) e successivamente perfezionata (Nature Communications 2022, https://opentalk.iit.it/retina-artificiale-liquida-un-passo-avanti-verso-la-sperimentazione-clinica/), si basa su nanoparticelle polimeriche fotoattive in grado di convertire la luce in impulsi elettrici capaci di riattivare i circuiti retinici interni, risparmiati dalla malattia.
In questo nuovo studio, i ricercatori Filippo Galluzzi, Simona Francia e Sara Cupini, primi autori del lavoro, hanno arricchito la struttura delle nanoparticelle con un nucleo di ossido di grafene, una forma bidimensionale del carbonio nota per la sua elevata conducibilità elettrica e capacità di trasferimento di carica. L’inclusione di questo materiale ha reso il sistema più efficiente nel catturare e convertire i fotoni, migliorando l’accoppiamento tra la luce e i neuroni della retina. Questi promettenti risultati sono stati confermati anche in modelli suini di degenerazione retinica, con un sistema visivo più simile a quello umano, avvicinando ulteriormente questo approccio alla traslazione clinica sull’essere umano.
“La nostra ricerca dimostra che l’aggiunta di ossido di grafene alle nanoparticelle copolimeriche fotoattive incrementa significativamente l’efficienza del processo di fototrasduzione e la densità di corrente fotogenerata, migliorando l’accoppiamento elettrico con i circuiti retinici neuronali residui. Questa modifica conferisce al dispositivo protesico iniettabile una maggiore sensibilità alla luce fioca, rendendolo funzionalmente più vicino alla retina naturale” – spiega Elisabetta Colombo, ricercatrice dell’Istituto Italiano di Tecnologia e coordinatrice dello studio.
“L’aver validato l’efficacia e la biocompatibilità della protesi in modelli suini, che presentano una morfologia e un’organizzazione retinica comparabili a quelle umane, rappresenta un risultato di grande rilievo traslazionale”, aggiunge Simona Francia, ricercatrice dell’IRCCS Azienda Ospedaliera Metropolitana – Plesso Ospedale Policlinico San Martino e dell’Istituto Italiano di Tecnologia.
“Questi risultati consolidano la prospettiva di una retina liquida fotovoltaica e biocompatibile, somministrabile mediante una semplice iniezione subretinica e capace di ripristinare la funzione visiva anche in stadi avanzati di degenerazione retinica” – conclude Fabio Benfenati, Direttore del Center for Synaptic Neuroscience and Technology dell’Istituto Italiano di Tecnologia – “Il lavoro conferma la robustezza e la scalabilità del paradigma optoelettronico basato su materiali organici, aprendo la strada a futuri sviluppi clinici mirati a recuperare la visione nei pazienti con gravi distrofie retiniche”.
Lo sviluppo e la standardizzazione del prototipo di retina artificiale liquida proseguono in collaborazione con Novavido s.r.l., la startup nata nel 2021 come spin-off IIT, che si occupa di trasferire la tecnologia verso i primi test clinici in pazienti affetti da retinite pigmentosa e da degenerazione maculare legata all’età.
Per approfondimenti: “Graphene oxide increases the phototransduction efficiency of copolymeric nanoimplants and rescues visual functions in rat and pig models of Retinitis pigmentosa”.
https://www.nature.com/articles/s41467-025-63716-4
Authors: F. Galluzzi, S. Francia, S. Cupini, T. Gianiorio, G. Mantero, M. L. DiFrancesco, T. Ravasenga, Jasnoor, M. Attanasio, J. F. Maya-Vetencourt, G. Pertile, D. Ventrella, A. Elmi, M. L. Bacci, S. Di Marco, F. Benfenati, E. Colombo
