Een team van Chinese wetenschappers heeft een mogelijk revolutionaire doorbraak bereikt in de behandeling van genetische blindheid door tellurium, een mineraal dat net zo zeldzaam is als platina, te gebruiken om een kunstmatig netvlies te maken dat niet alleen het gezichtsvermogen van blinde primaten herstelt, maar hen ook een buitengewoon vermogen geeft om infrarood licht te zien, iets wat onmogelijk is voor het normale menselijke oog.
Het onderzoek, dat op 5 mei werd gepubliceerd in het prestigieuze onderzoeksblad Science, werd geleid door Wang Shuiyuan, een onderzoeker aan het College of Integrated Circuits and Microelectronics van de Fudan Universiteit in Shanghai. De resultaten openen een veelbelovende weg voor de behandeling van blindheid bij mensen, vooral bij mensen die lijden aan netvliesdegeneratieve ziekten.
Wat ze hebben uitgevonden
Tellurium is een zilverwit metalloïde element dat uiterst zeldzaam is in de aardkorst, met een zeldzaamheid die vergelijkbaar is met die van platina. China domineert de wereldproductie van dit mineraal en produceert ongeveer 76% van het telluur volgens de US Geological Survey: ongeveer 750 ton in 2024.
Dit halfmetalen element heeft uitzonderlijke foto-elektrische eigenschappen waardoor het een ideaal materiaal is voor opto-elektronische toepassingen. Het vermogen om zowel zichtbaar licht als infrarode straling om te zetten in elektrische energie zonder dat er batterijen nodig zijn, maakt het uniek. Met een dichtheid van 6,24 g/cm³ en een smeltpunt van 449,51 °C heeft tellurium een hexagonale kristalstructuur die bijdraagt aan de uitstekende halfgeleidende eigenschappen.
Het team van Wang gebruikte een chemisch depositieproces om tellurium nanodraden van slechts 150 nanometer dik te maken – tienkeer dunner dan een menselijke haar– en controleerde vervolgens hun groei om tellurium nanodraadnetwerken (TeNWNs) te vormen, die functioneren als netvlies nanorods.
Deze nanodraadnetwerken genereren fotostromen tot 30 ampère per vierkante centimeter, het hoogste dat ooit is gemeten voor enig netvliesprothese-materiaal, en reageren op golflengtes van zichtbaar licht tot 1.550 nanometer in het nabij-infraroodspectrum, wat veel verder gaat dan het bereik van eerdere benaderingen.
Het implanteren van deze apparaten in genetisch blinde muizen leverde verrassende resultaten op. De dieren kregen al een dag na de operatie weer pupilreflexen en het vermogen om lichtbronnen te lokaliseren. Tijdens patroonherkenningstests kregen de geïmplanteerde muizen niet alleen hun normale gezichtsvermogen terug, maar presteerden ze ook beter dan gezonde muizen bij het detecteren van infrarood licht, dat volledig onzichtbaar is voor zoogdierogen zoals mensen.
“Muizen met implantaten behaalden een correct antwoordpercentage van ongeveer 67 procent bij het detecteren van infraroodsignalen, vergeleken met slechts 12 procent voor normale muizen,” legt Eduardo Fernandez uit, een biologisch antropoloog aan Yale University en een fellow van de American Association for the Advancement of Science, die een commentaar schreef in hetzelfde nummer van Science.
Ongecompliceerd en superkrachtig
Wat deze technologie echt revolutionair maakt, is haar eenvoud en biocompatibiliteit. In tegenstelling tot de huidige netvliesprothesen, die externe voedingsbronnen, camera’s en omvangrijke besturingsmodules nodig hebben, werkt het op TeNWN gebaseerde apparaat autonoom, zonder dat er externe voeding nodig is.
De prothese wordt geïmplanteerd via een minimaal invasieve en omkeerbare subretinale procedure, zonder dat er een grote bril of elektrische lading nodig is. “De nanoprothese genereert sterke fotostromen om het resterende netvliescircuit in een disfunctioneel oog te activeren, werkt via een eenvoudige subretinale implantatieprocedure en vermijdt omvangrijke intra- en extraoculaire componenten”, aldus de onderzoekers.
Bij tests in blinde makaken veroorzaakte het geen complicaties en bleek het op de lange termijn biocompatibel te zijn. Wat nog verrassender is, is dat toen het werd geïmplanteerd bij makaken met een normaal gezichtsvermogen, het hun gevoeligheid voor infrarood licht verhoogde zonder hun normale gezichtsvermogen aan te tasten, waardoor de mogelijkheid ontstaat om de visuele mogelijkheden van de mens uit te breiden tot voorbij de huidige biologische grenzen.
Deze doorbraak kan mogelijk ten goede komen aan de 200 miljoen patiënten wereldwijd die blind zijn of netvliesaandoeningen hebben. Bij patiënten met ernstige oogziekten – zoals maculadegeneratie – zou infraroodzicht in principe het zicht bij weinig licht en in het donker kunnen verbeteren.
Hetzelfde lab aan de Fudan Universiteit ontwikkelde in 2023 het eerste kunstmatige netvlies dat was opgebouwd uit nanodraden van titaniumdioxide, waardoor de visuele functie in blinde muis- en niet-menselijke primaatmodellen werd hersteld. Klinische proeven op basis van die 2023 nanodraad zijn al aan de gang in ziekenhuizen die verbonden zijn aan de Fudan Universiteit, hoewel er nog geen informatie beschikbaar is over mogelijke klinische proeven op mensen voor de TeNWN nanodraad. “De door Wang ontwikkelde methodologie biedt de mogelijkheid om een nieuwe generatie apparaten te ontwikkelen die licht kunnen omzetten in neurale stimulatiesignalen en het beperkte maar bruikbare gezichtsvermogen van veel blinde mensen kunnen herstellen,” zegt Fernandez.
Strategische en economische implicaties
China’s dominante positie in de telluriumproductie heeft belangrijke geopolitieke en economische implicaties. China is niet alleen ’s werelds grootste producent, maar ook de grootste consument van dit strategische mineraal. In februari 2025 kondigde China nieuwe beperkingen aan op de export van tellurium en andere vitale elementen voor geavanceerde en militaire technologie als reactie op de tarieven die de regering Trump had opgelegd.
Tellurium speelt een steeds belangrijkere rol in een aantal strategische opkomende industrieën, zoals thermo-elektrische koeling van halfgeleiders, zonnecellen en infrarooddetectie. Het is essentieel voor de productie van cadmiumtelluride (CdTe) zonnecellen, na silicium de meest gebruikte fotovoltaïsche technologie ter wereld.
De vraag naar tellurium zal tegen 2050 naar verwachting tussen 8.782 en 12.957 ton liggen, voornamelijk onder impuls van de fotovoltaïsche industrie. Deze nieuwe doorbraak in medische toepassingen zal het strategische belang van dit mineraal alleen maar doen toenemen en de positie van China in nog een andere toeleveringsketen verder consolideren .
