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人工視網膜有機會讓盲者重新見到光明?

人眼要能看見事物,首要的就是眼睛後面的視網膜要能感光,接收光線,然後傳達到大腦。但是,視網膜上的光感接受器退化,視網膜不再能對光線有反應,患者就會失去部分或者全部的視覺。這種狀況常見於超過六十歲的族群身上,或者糖尿病衍生的黃斑部病變的患者。如果可以藉由植入光電植入物來感光,或許有機會幫助這些患者恢復視覺。

人工視網膜開發的挑戰

眼睛的構造極為精密,體積小。理想的人工視網膜開發,有幾項挑戰。首先,這種植入物要能提供長期對光敏感的效能,要能有高度的空間精密度。另外,不能有任何的電線,同時還要有生物相容性且在材料上具有柔軟性。在這些條件下,有機會拿來做人工視網膜的材料,像是導電聚合體和量子點膜(Quantum Dot Films,可由一種光源激發出多種顏色光波的奈米級半導體材料)。這些材料都各有優缺點。

另外一種解決方法,就是利用光遺傳學來回復光感度,像是感光蛋白(Bacterial Opsins)來導引視網膜內的神經元。然而,這樣的方法仍然需要電極來輔助引導對這些神經元的刺激。

可以接收光刺激而產生電流的材料

以色列台拉維夫大學,以色列耶路撒冷希伯來大學以及英國新堡大學的研究員,最新發明了一種含有碳纖奈米管和奈米小圓柱的薄膜,可以用來做為這種人工視網膜接受感光刺激的材料。運作的時候不需要任何電線的連結。研究團隊認為他們這項研究最重要的突破,就是證明了小圓柱和碳纖奈米管,可以有效的傳達光刺激給神經系統。這個薄膜的結構由許多奈米圓柱分散在充滿奈米管的立體空間內,之後再佈局到一個具延展性的基質上以植入眼睛。這種立體結構的新型薄膜有幾個優點,高光線吸收率且不需要電源。然而,如果是矽膠材料,質地上較不具彈性,不透明且需要外接電源。

研究團隊將這個設計的薄膜實驗在剛出生14天的小雞上。小雞的視網膜還未能感光,將這個薄膜和小雞的視網膜結合,小雞的視網膜因為光而產生電流。這種電流是一種可以被大腦了解的神經元訊號。

目前看來,這項新的材料設計,做為人工視網膜的材料,非常可靠。研究團隊希望未來,可以進行長時間的動物體內實驗,證明這個材料可以用來長時間感光。

文章參考:Phys.org
圖片來源:Jaako CC BY 2.0
原文刊載:Nano Letters

 

 

 

 

 


作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。