Ein Nanoimplantat hat Mäusen und Primaten das Augenlicht zurückgegeben und ihnen darüber hinaus eine über das menschliche Sehvermögen hinausgehende Sehkraft verliehen. Dieser Fortschritt könnte potenziell 200 Millionen Menschen weltweit zugutekommenEinem Team chinesischer Wissenschaftler ist ein potenziell revolutionärer Durchbruch in der Behandlung von genetischer Blindheit gelungen. Mithilfe von Tellur, einem Mineral, das so selten ist wie Platin, haben sie eine künstliche Netzhaut entwickelt, die nicht nurblinden Primaten das Augenlicht zurückgibt, sondern ihnen auch eine außergewöhnliche Fähigkeit verleiht: das Sehen von Infrarotlicht, was für das normale menschliche Auge unmöglich ist.
Die Studie, die am 5. Mai in der renommierten Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, wurde von Wang Shuiyuan, Forscher am College für Integrierte Schaltungen und Mikroelektronik der Fudan-Universität in Shanghai, geleitet. Die Ergebnisse eröffnen einen vielversprechenden Weg zur Behandlung von Blindheit beim Menschen, insbesondere bei Menschen, die an degenerativen Netzhauterkrankungen leiden.
Was haben sie erfunden?
Tellur ist ein silberweißes, extrem seltenes metallisches Element in der Erdkruste, dessen Seltenheit mit der von Platin vergleichbar ist. China dominiert – wie könnte es anders sein – die weltweite Produktion dieses Minerals und fördert laut dem United States Geological Survey etwa 76 % des weltweiten Tellurs, das sind etwa 750 Tonnen im Jahr 2024.
Dieses halbmetallische Element besitzt außergewöhnliche photoelektrische Eigenschaften, die es zu einem idealen Material für optoelektronische Anwendungen machen. Seine Fähigkeit, sowohl sichtbares Licht als auch Infrarotstrahlung ohne Batterien in elektrische Energie umzuwandeln, macht es einzigartig. Mit einer Dichte von 6,24 g/cm³ und einem Schmelzpunkt von 449,51 °C weist Tellur eine hexagonale Kristallstruktur auf, die zu seinen außergewöhnlichen Halbleitereigenschaften beiträgt.
Wangs Team verwendete ein chemisches Abscheidungsverfahren, um Telur-Nanodrähte mit einer Dicke von nur 150 Nanometern –zehnmal dünner als ein menschliches Haar – herzustellen und kontrollierte anschließend deren Wachstum, um Netzwerke aus Telur-Nanodrähten (TeNWN) zu bilden, die als nanostrukturierte Netzhautgerüste fungieren.
Diese Nanodrahtnetze erzeugen Photoströme von bis zu 30 Ampere pro Quadratzentimeter, die höchsten Werte, die jemals für ein Material für Netzhautprothesen gemessen wurden, und reagieren auf Wellenlängen vom sichtbaren Licht bis zu 1.550 Nanometern im пер на квадратный сантиметр, что является самыми высокими значениями, когда-либо измеренными для материала для протеза сетчатки, и реагируют на длины волн от видимого света до 1550 нанометров в nahen Infrarotbereich, was den Bereich früherer Ansätze weit übertrifft.
Die Implantation dieser Geräte in genetisch blinde Mäuse führte zu erstaunlichen Ergebnissen. Die Tiere begannen bereits einen Tag nach der Operation, ihre Pupillenreflexe und die Fähigkeit, Lichtquellen zu lokalisieren, wiederzuerlangen. Bei Mustererkennungstests erlangten die implantierten Mäuse nicht nur ihr normales Sehvermögen zurück, sondern übertrafen sogar gesunde Mäuse bei der Erkennung von Infrarotlicht, das für die Augen von Säugetieren wie Menschen völlig unsichtbar ist.
„Die Mäuse mit Implantaten erzielten bei der Erkennung von Infrarotsignalen eine korrekte Antwortrate von etwa 67 %, verglichen mit nur 12 % bei normalen Mäusen”, erklärt Eduardo Fernández, Biologe an der Yale University und Mitglied der American Association for the Advancement of Science, der einen Kommentar in derselben Ausgabe von Science verfasste.
Komplikationsfrei und mit Superkräften
Was diese Technologie wirklich revolutionär macht, ist ihre Einfachheit und Biokompatibilität. Im Gegensatz zu aktuellen Netzhautprothesen, die externe Stromquellen, Kameras und sperrige Steuermodule benötigen, funktioniert das auf TeNWN basierende Gerät autonom, ohne dass eine externe Energiequelle erforderlich ist.
Die Prothese wird durch einen minimalinvasiven und reversiblen subretinalen Eingriff implantiert, ohne dass eine sperrige Brille oder elektrische Ladungen erforderlich sind. „Die Nanoprothese erzeugt starke Photoströme, um den verbleibenden Netzhautkreislauf in einem funktionsunfähigen Auge zu aktivieren. Sie funktioniert durch einen einfachen subretinalen Implantationseingriff und verzichtet auf sperrige intra- und extraokulare Komponenten“, erklären die Forscher.
Bei Tests an blinden Makaken verursachte sie keine Komplikationen und erwies sich als langfristig biokompatibel. Noch überraschender war, dass sie bei der Implantation in Makaken mit normalem Sehvermögen deren Empfindlichkeit für Infrarotlicht erhöhte, ohne ihr normales Sehvermögen zu beeinträchtigen, was die Möglichkeit eröffnet,die Sehfähigkeiten des Menschen über seine derzeitigen biologischen Grenzen hinaus zu erweitern.
Dieser Fortschritt könnte potenziell 200 Millionen Patienten weltweit zugutekommen, die mit Blindheit oder Netzhauterkrankungen leben. Bei Patienten mit schweren Augenerkrankungen – wie Makuladegeneration – könnte das Infrarotsehen grundsätzlich das Sehen bei schlechten Lichtverhältnissen und Dunkelheit verbessern.
Das gleiche Labor der Fudan-Universität entwickelte 2023 die erste künstliche Netzhaut aus Matrizen aus Titandioxid-Nanodrähten, die die Sehfunktion bei blinden Mäusen und nicht-menschlichen Primaten wiederherstellte. Klinische Studien auf Basis dieses Nanodrahts aus dem Jahr 2023 laufen bereits in Krankenhäusern, die der Fudan-Universität angegliedert sind, allerdings liegen noch keine Informationen über mögliche klinische Studien am Menschen für den TeNWN-Nanodraht vor. „Die von Wang entwickelte Methodik bietet das Potenzial für die Entwicklung einer neuen Generation von Geräten, die Licht in neuronale Stimulationssignale umwandeln und vielen blinden Menschen ein eingeschränktes, aber dennoch nützliches Sehvermögen zurückgeben können“, so Fernández.
Strategische und wirtschaftliche Auswirkungen
Chinas Dominanz in der Tellurproduktion hat erhebliche geopolitische und wirtschaftliche Auswirkungen. Das asiatische Land ist nicht nur der weltweit größte Produzent, sondern auch der größte Verbraucher dieses strategischen Minerals. Im Februar 2025 kündigte China als Reaktion auf die von der Trump-Regierung verhängten Zölle neue Beschränkungen für den Export von Tellur und anderen für Spitzentechnologie und Militärwesen wichtigen Elementen an.
Tellur spielt eine immer wichtigere Rolle in verschiedenen strategischen Zukunftsbranchen wie der thermoelektrischen Kühlung von Halbleitern, Solarzellen und der Infrarotdetektion. Es ist ein wichtiger Bestandteil für die Herstellung von Cadmiumtellurid-Solarzellen (CdTe), die nach Silizium die weltweit zweitverbreitetste Photovoltaiktechnologie darstellen.
Prognosen zufolge wird die Nachfrage nach Tellur bis 2050 zwischen 8.782 und 12.957 Tonnen erreichen, was vor allem auf die Photovoltaikindustrie zurückzuführen ist. Dieser neue Fortschritt in medizinischen Anwendungen wird die strategische Bedeutung dieses Minerals weiter erhöhen und Chinas Position in einer weiteren Lieferkette weiter festigen.
