Optoelektronik biyoarayüzler ile In Vitro primer nöron ve Ex Vivo retina uyarımı

Retinal dejeneratif hastalıklarda genellikle ilerleyici görme kaybı geri dönüşümsüz fotoreseptör hasarına bağlı olarak ortaya çıkar. Bu gibi hastalıklarda klinik açıdan hastalık seyrini daha iyileştirmeye yönelik uygulamalar olsa da tam olarak tedavi sağlayan çözümler bulunamamıştır. Optoelektronik yaklaşımlar, fotoreseptörlerin yapay olarak benzer bir işlevini yerine getirerek gelen ışığı algılayıp elektrik sinyallerine dönüştürmeyi ve retina nöronlarını aktive ederek beyinde ışığı algılamaya yönelik sinyaller göndermeyi amaçlamaktadır. Optoelektronik biyoarayüzlerin geliştirilmesi, görmeyle ilgili hastalıklarda terapötik uygulama için yeni stratejiler sağlar. Bu tez, fotovoltaik cihazların tasarımını, biyouyumluluğu ve işlevsel uygulamaları araştırmayı amaçlamaktadır. Üretilen yeni biyoarayüzler, in vitro kültür koşullarında ve ex vivo retinal stimülasyonlar ile test edilmiştir. Tezin son kısmı, gelecekte daha fazla protez testi için in vivo optik sinir yaralanması modelinin optimizasyonunu içermektedir. Sonuçların ilk kısmı P3HT:ITIC ve AgBiS2 kuantum noktalarına dayalı farklı fotovoltaik cihaz tasarımları üzerinde kültürlenen birincil embriyonik hipokampal nöronların hücre canlılığı, hücre içi stres seviyesi, mitokondriyal sağlık, kalsiyum akışı dahil olmak üzere in vitro testlerden oluşmaktadır. Hücre canlılığının %80'inden fazla oluşu ve ışık aydınlatması altında minimal strese sahip olması biyoarayüzleri ilerleyen çalışmalar için uygun aday kılmıştır. İkinci kısım, fotoakım ve fotovoltaj değerlerini iyileştirmek için geri dönüş elektrodu RuO2 ve ZnO nanotellerinin ara katmanına sahip AgBiS2 tabanlı cihazların son tasarımını içermektedir. Birincil hipokampal nöronlar üzerindeki biyouyumluluk ve işlevsellik testlerine ek olarak, AgBiS2 tabanlı biyoarayüzün uyarılma kapasitesi, tekrarlayan yakın kızılötesi ışık aydınlatması altında retina dejenerasyonuna uğramış sıçanlardan alınan ex vivo retina kayıtları ile doğrulanmıştır. Son kısım, gören sıçanlarda in vivo optik sinir yaralanması modelinin optimizasyonunu içermektedir. Histolojik ve fonksiyonel analiz, retina katmanlarının deformasyonu, gliozis, fibrozis ve retina ganglion hücre aktivitesinde düşüş gibi yaralanmaya bağlı durumlar hasar süresinin artışı ile ilerlediği gösterilmiştir. In vivo model, gelecekte fotovoltaik cihazların nöroprotektif ve nörorejenerasyon kapasitesini incelemek için yeni bir platform sağlamıştır.