Deep dive onto retinal prostheses working mechanism : a study on the effect of the electrolyte and the effect of illumination on the environment

Among the causes for adult blindness, diseases such Retinitis Pigmentosa (RP) and Age-related macular degeneration (AMD) are two of the most prevalent. Despite the enormous effort, at the moment no treatment to prevent or cure the photoreceptor has been identified. Various attempt has been made to restore vision with retinal prostheses. In this field organic devices are attracting considerable attention and some fully organic prototypical retinal prostheses proved capable to excite a response in blind laboratory rats exposed to visual stimuli. However, the working mechanism is not yet fully understood. In this work we electrochemically characterize P3HT in different electrolytes containing molecules typically found in the retina environment and growth mediums, with the intent of gaining a deeper knowledge on the effect that dissolved molecules have in the electrochemical process. We use three techniques, Transient Photovoltage, Chronoamperometry and Cyclic Voltammetry to get a picture as complete as possible. On another end we test the hypothesis that P3HT can induce local acidification upon illumination. To do so, we perform surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) pH sensing with the intent of clarifying which possible phenomena takes place and the mechanism through which those phenomena take place.

Tra le cause per cecità in età adulta, malattie come la Retinite Pigmentosa (RP) e la Degenerazione Maculare Senile sono tra le più diffuse. Nonostante il grande sforzo speso, al momento non è stato trovato un trattamento che possa prevenire o curare i fotorecettori danneggiati. Con l’intento di ripristinare la visione, sono stati proposti diversi modelli di protesi retiniche. In questo campo stanno attraendo particolare interesse i dispositivi organici e alcuni prototipi di protesi retiniche si sono dimostrati capaci di generare una risposta quando testati su ratti da laboratorio ciechi sottoposti a stimoli visivi. Nonostante ciò, il meccanismo di funzionamento non è ancora totalmente compreso. In questo lavoro caratterizziamo in maniera elettrochimica il P3HT in diversi elettroliti, contenenti molecole generalmente presenti nell’ambiente naturale della retina e diversi mezzi di crescita, con lo scopo di acquisire una conoscenza più profonda sull’effetto che le molecole presenti possano avere sul processo elettrochimico. Usiamo tre tecniche - Fotovoltaggio Transitorio, Cronoamperometria e Voltammetria Ciclica - per ottenere un quadro della situazione più completo possibile. D’altra parte, testiamo l’ipotesi che il P3HT possa indurre acidificazione a livello locale in seguito ad illuminazione. Per fare ciò utilizziamo spettroscopia Raman potenziata dalla superficie per rilevare il pH a livello locale con l’obiettivo di chiarire quali fenomeni avvengano e il meccanismo attraverso il quale essi avvengono