DR. BERCOVICH: RETINA ARTIFICIAL

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Yael Hanein Lab

Micro and nano systems Laboratory

University Research Institute for NanoScience and Nano Technology

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Funmania

ERC consolidator grant, PI: Prof. Yael Hanein

In this project we are developing and characterizing highly efficient nanomaterial based platforms suited for future wire-free, light induced retina implants. Our envisioned implants (seen in Figure 1a) are soft, wireless stand-alone polymeric films embedded with photosensitive pixels (dark disks). After exploring different materials, different characterization and optimization methodologies we have been able to realize films that can indeed stimulate blind retinas. Presently we work with Prof. Adiel Barak, a retina surgeon, towards the implementation of these technologies as viable retinal implants.

Figure 1: Artificial implant scheme.

Two novel systems have already been implemented and validated ex-vivo: The first consists of photosensitive pixels made of a three-dimensional matrix of carbon nanotubes (CNTs) decorated very densely with quantum dots (QDs) or nano rods (NRs) (referred to also as quantum rods (QRs)). Light is absorbed and converted into a transient electrical dipole by the QRs/CNTs system. The use of a three-dimensional matrix as well as an optimized selection of QRs, their surface coating, and conjugation procedure contributes to the superior properties of our films.

The second system consists of a polymer bulk heterojunction structure (P3HT:N2200). TiN electrodes were coated with these films and were shown to be able to elicit response in a blind retina in response to optical stimulation. The response is color sensitive and can be implemented on flexible materials.

Compared with other photo-sensitive artificial retinal platforms the two systems we have developed so far are marked by several clear advantages. Foremost is low stimulation threshold.  Second is their biocompatibility, chemical stability and mechanical flexibility rendering the devices improved stability in the tissue.

In the process of achieving these photosensitive films we were able to develop comprehensive characterization methods, to better understand charge transfer mechanisms and to further expand our understanding of these photosensitive systems. All in all we established the groundwork for further development and optimization of nano materials suited for photo stimulation of neurons in compliance with our original plan. 

Selected Scientific Publications:

• Carbon nanotube growth inhibition in floating catalyst based chemical vapor deposition and its application in flexible circuit fabrication, Soumyendu Roy, Moshe David-Pur, Hanein Yael, Carbon, In press, 2017.
• Carbon nanotube electrodes for retinal implants: a study of structural and functional integration over time, Cyril Eleftheriou, Jonas Zimmermann, Henrik Kjeldsen, Moshe David-Pur, Yael Hanein, and Evelyne Sernagor, Biomaterials, 112, 108-121, 2017.
• Temporary-tattoo for long-term high fidelity biopotential recordings, Lilach Bareket, Lilah Inzelberg, David Rand, Moshe David-Pur, David Rabinovich, Barak Brandes, and Yael Hanein, Sci. Rep. 6, 25727; doi: 10.1038/srep25727, 2016.
• Semiconductor nanorod-carbon nanotube biomimetic films for wire-free photostimulation of blind retinas, Lilach Bareket, Nir Waiskopf, David Rand, Gur Lubin, Moshe David-Pur, Jacob Ben-Dov, Soumyendu Roy, Cyril Eleftheriou, Evelyne Sernagor, Ori Cheshnovsky, Uri Banin and Yael Hanein, Nano Letters, DOI: 10.1021/nl5034304, 2014.  
• Glutamate Mediated Astrocytic Filtering of Neuronal Activity, Gilad Wallach, Jules Lallouette, Nitzan Herzog, Maurizio De Pitta, Eshel Ben Jacob, Hugues Berry, and Yael Hanein, PLOS Computational Biology.
• Reinforced Carbon Nanotubes as Electrically Conducting and Flexible Films for Space Applications, Nurit Atar , Eitan Grossman , Irina Gouzman , Asaf Bolker , and Yael Hanein, ACS Appl. Mater. Interfaces, DOI: 10.1021/am505811g, 2014. 
• Novel Interfaces for Light Directed Neuronal Stimulation: Advances and Challenges, Lilach Bareket-Keren and Yael Hanein, International Journal of Nanomedicine, Int J Nanomedicine. 9, 65–83, 2014. Full Text: Link. 
• A polymer optoelectronic interface provides visual cues to a blind retina, Vini Gautam, David Rand, Yael Hanein and K.S. Narayan, Advanced Materials, DOI: 10.1002, 2013. 
• Carbon nanotube based micro electrode arrays for neuronal interfacing: Progress and prospects, Lilach Bareket and Yael Hanein, Frontiers in Neural Circuits, doi: 10.3389, 2013. 
• All-carbon-nanotube flexible neuronal electrodes, Moshe David-Pur, Mark Shein, Lilach Bareket, Giora Beit-Ya'akov, Nizan Herzog, Yael Hanein, Biomed Microdevices, DOI 10.1007/s10544-013-9804-6, 2013. 

Presentations:

• Solve for X - Yael Hanein - Artificial Solar Retina (Link)
• Prof. Yael Hanein at Think 2016, Google Israel (Link)

Media:

• ‘Electronic tattoo’ collects physiological data for medical and commercial applications (Link)
• The fabric of future life (Link)
• Artificial retina steps closer with groundbreaking wireless material (Link)
• 5 Moonshot Projects Just Crazy Enough to Work (Link)
• Artificial Vision - A Moonshot Project (Link)

Contact Details

Admin: Ms. Sara Ben Arie (Email)

Mail address: Prof. Yael Hanein (Email), School of Electrical Engineering, Tel-Aviv University, Ramat-Aviv, Tel-Aviv, 69978, Israel. 

Office address: (1) EE Building (Map), Office 232 and (2) Center for Nanoscience and Nanotechnology (Map), Office 003.

Labs: (1) EE building, Room: 207, 972-3-6407937, and (2) Center for Nanoscience and Nanotechnology, Rooms: 05, 06, 07, 08, 20, 972-3-6405707, 5709, 8379.

Yael Hanein, Ph.D. School of Electrical Engineering; Physical Electronics, Tel Aviv University, Tel Aviv 69978, Israel. Phone: +972-3-6407698 Fax: +972-3-6423508

DR: BERCOVICH: MUERTE PREMATURA Y POBREZA

MUERTE CARDIOVASCULAR PREMATURA Y CONDICION SOCIOECONOMICA EN ARGENTINA

Alejandro Macchia y col. Rev. Arg. Cardiol 2015, 83:516-521

RESUMEN

Introducción: La muerte prematura constituye un desafío desde el punto de vista social, médico, sanitario y económico. Muchas son evitables con la implementacion de políticas de estado. Las sociedades científicas pueden y deben participar en el asesoramiento de politicas públicas. Sin embargo, para esto son necesarios datos precisos y una mirada inclusiva.

Conclusiones:
Todos los años, alrededor de 5500 personas menores de 75 años mueren prematuramente de causa cardiovascular en la Argentina por el solo hecho de padecerel factor de riesgo de "no pertenecer" al 20% de la población con mejor estado económico y social. Nuestra mirada debe ser inclusiva y nuestras métricas y diseños no pueden expulsarlos. Como sociedad somos mas que la suma de los individuos y tenemos la responsabilidad de tener ojos cuando otros no los tienen.

NOTA: Es muy probable que en el campo de la diabetes ocurra lo mismo, sería muy importante investigarlo !!

DR. BERCOVICH: DENERVACION RENAL E HTA RESISTENTE

DENERVACION SIMPATICA RENAL

La denervación simpática renal consiste en la aplicación de ondas de radiofrecuencia a través de un cateter endovascular, con el fin de eliminar la influencia nerviosa en arteriolas aferentes y eferentes renales. Asi se logra la reducción de la actividad simpática periférica y, por consiguiente, de la presión arterial, de la actividad renina-angiotensina-aldosterona, mayor eliminación de agua y sodio.
Los Estudios Simplicity HTN 1 y 2 demostraron la eficacia y seguridad de esta técnica en pacientes con HTA resistente.
Varios estudios han demostrado que se pudo reducir la presión arterial, la glucemia de ayunas, los niveles de insulinemia, la resistencia a la insulina y las glucemias postprandiales.
Por lo que sería una intervención médica mas y razonable en pacientes seleccionados, con diabetes e HTA refractaria.

El sistema de denervación renal 

Por lo general, las personas con hipertensión tienen nervios renales hiperactivos, una afección que eleva la presión arterial y contribuye a que se produzca daño en el corazón, los riñones y los vasos sanguíneos. El sistema usa una técnica que se llama denervación renal (renal denervation, RDN) para calmar los nervios renales hiperactivos selectivamente. Esto causa una reducción en la producción de las hormonas de los riñones que elevan la presión arterial y también protege al corazón, los riñones y los vasos sanguíneos de mayores daños.
El sistema de denervación renal proporciona a los médicos una opción de tratamiento innovadora para la hipertensión no controlada que ofrece varios beneficios entre los que se incluyen los siguientes:

• Una reducción considerable de la presión arterial
• Un tratamiento corto y seguro que no requiere anestesia general
• Tiempo de recuperación leve con complicaciones mínimas.

Por qué funciona

Los tratamientos de hipertensión quirúrgicos llamados simpatectomías quirúrgicas no selectivas respaldan el método de acción de la terapia RDN. Estos tratamientos eran muy invasivos e incluían cirugía abierta para seccionar los nervios simpáticos que conducen a los riñones. Se demostró que esta cirugía reducía la presión arterial eficazmente. Sin embargo, causaba efectos secundarios significativos. El uso de esta técnica se fue abandonando en 1960, a medida que los medicamentos antihipertensivos se hicieron más efectivos y accesibles.
La terapia de denervación renal obtiene los mismos resultados que la simpatectomía no selectiva y reduce la presión arterial eficazmente.  Sin embargo, se realiza con una técnica más segura, menos invasiva y más selectiva que tiene una incidencia de posibles complicaciones y efectos secundarios mucho más baja.

Cómo funciona

El sistema de denervación renal consta de un catéter pequeño y un generador de energía controlado automáticamente. El tratamiento no requiere cirugía abierta, sino una incisión minúscula en su ingle para introducir un pequeño tubo, llamado vaina, en su arteria femoral (muslo). Luego se introduce un catéter guía a través de la vaina para dirigir el dispositivo a las arterias renales. El catéter administra ondas de radio de alta frecuencia, llamadas ondas RF, a 4-6 ubicaciones dentro de cada una de las dos arterias renales. La energía que se aplica es de aproximadamente de 8 vatios, similar a la que se usa para encender a una linterna. Esta administración de energía es la que interrumpe la actividad de los nervios simpáticos renales y reduce la presión arterial a lo largo de un período de meses.

Primeros resultados del tratamiento

El sistema de denervación renal muestra resultados muy favorables y se ha presentado en importantes reuniones médicas y revistas médicas internacionales.
Se ha documentado una reducción promedio de 32 mmHg para la presión sistólica (máxima) y de 12 mmHg para la presión diastólica (mínima) en los pacientes que han recibido este tratamiento, en tanto que en los que actuaron como grupo control (sin este tratamiento) no se observaron cambios en su presión arterial. Este efecto de reducción de la presión arterial se observó desde el momento de la intervención y hay evidencia que se mantiene sostenidamente a 2-3 años en el seguimiento.

Riesgos potenciales

Los procedimientos que incluyen la inserción de un catéter en la ingle para acceder a las arterias son muy comunes en la atención cardiovascular. La administración de energía es nueva. Si bien la tasa de complicaciones de esta terapia es muy baja, los riesgos potenciales asociados con ella son similares a los asociados a todos los procedimientos de diagnóstico que implican el cateterismo de las arterias.

Los riesgos del procedimiento son muy bajos y dependen de la realización de un cateterismo arterial (sangrado, infección y disección de alguna arteria), más que del propio procedimiento de aplicación de radiofrecuencia que ha sido hasta ahora muy seguro.

Procedimiento

El procedimiento, que por lo general dura entre 40 y 60 minutos, se realiza en un área especializada del instituto llamado laboratorio de cateterismo cardíaco, donde se coloca una vía intravenosa (IV) que administrara líquidos y medicamentos, y se controlan la presión arterial y el ritmo cardíaco. Se afeita la parte superior de la pierna y se la limpiará con una solución antiséptica también se colocan paños estériles alrededor del área. Se le aplica anestesia local en la parte superior del muslo para adormecer el área. Es probable que se sienta algo de presión y una sensación de ardor en el sitio, pero solo dura unos segundos. Durante el procedimiento, no es necesario anestesia general, pero es posible que se administre un sedante para ayudar a relajarse y reciba analgésicos, en caso de ser necesario.
Durante la intervención el médico inserta un introductor hueco pequeño en la arteria en el área preparada del muslo. A través de este tubo, se introduce otro tubo más largo llamado catéter guía. Se guía al catéter a las arterias que suministran sangre a los riñones y actua como vía para el dispositivo de tratamiento. Se inyecta luego un medio de contraste especial a través del catéter en el torrente sanguíneo para poder ver las arterias en una pantalla de rayos X, como si fuera una pantalla de televisión.

Después de dirigir el catéter guía hasta la arteria que suministra sangre a uno de los riñones, el médico comienza el tratamiento mediante la administración de ondas de radiofrecuencia a diferentes ubicaciones dentro de la arteria. Cada tratamiento dura aproximadamente dos minutos. 
Una vez que la primera arteria ha sido tratada, el médico reubica el catéter guía para acceder a la arteria que suministra sangre al otro riñón y comienza el tratamiento allí. Al finalizar se extraen de la pierna el catéter de tratamiento y el catéter guía. Luego se extraen el introductor del muslo y se aplica presión (a veces se utiliza un instrumento de cierre) en el sitio de punción hasta que se detenga el sangrado.

DR.Juan Gaspar, ICBA (Instituto Cardiovascular Buenos Aires)

LECTURA RECOMENDADA:

Hypertension. 2011 May;57(5):911-7. doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.110.163014. Epub 2011 Mar 14.

Catheter-based renal sympathetic denervation for resistant hypertension: durability of blood pressure reduction out to 24 months.

Symplicity HTN-1 Investigators¹.

Collaborators (39)

Author information

Abstract

Renal sympathetic hyperactivity is seminal in the maintenance and progression of hypertension. Catheter-based renal sympathetic denervation has been shown to significantly reduce blood pressure (BP) in patients with hypertension. Durability of effect beyond 1 year using this novel technique has never been reported. A cohort of 45 patients with resistant hypertension (systolic BP ≥160 mm Hg on ≥3 antihypertension drugs, including a diuretic) has been originally published. Herein, we report longer-term follow-up data on these and a larger group of similar patients subsequently treated with catheter-based renal denervation in a nonrandomized manner. We treated 153 patients with catheter-based renal sympathetic denervation at 19 centers in Australia, Europe, and the United States. Mean age was 57±11 years, 39% were women, 31% were diabetic, and 22% had coronary artery disease. Baseline values included mean office BP of 176/98±17/15 mm Hg, mean of 5 antihypertension medications, and an estimated glomerular filtration rate of 83±20 mL/min per 1.73 m(2). The median time from first to last radiofrequency energy ablation was 38 minutes. The procedure was without complication in 97% of patients (149 of 153). The 4 acute procedural complications included 3 groin pseudoaneurysms and 1 renal artery dissection, all managed without further sequelae. Postprocedure office BPs were reduced by 20/10, 24/11, 25/11, 23/11, 26/14, and 32/14 mm Hg at 1, 3, 6, 12, 18, and 24 months, respectively. In conclusion, in patients with resistant hypertension, catheter-based renal sympathetic denervation results in a substantial reduction in BP sustained out to ≥2 years of follow-up, without significant adverse events.