摘要:光照射在眼球后部的視網(wǎng)膜上是視覺過程重要的第一步。但當(dāng)感光的視網(wǎng)膜退化,如發(fā)生在黃斑變性,視網(wǎng)膜不再具有感光性,人們就失去了部分或全部視力。如果視網(wǎng)膜在一些光電植入方法的幫助下重新具有感光性,那么視力就可以恢復(fù)。
碳納米管和納米棒的組合是用來創(chuàng)建一個光敏膜,替代視網(wǎng)膜上受損的感光細胞。納米棒和納米管界面的電荷分離引發(fā)神經(jīng)元的反應(yīng),這個信號能被大腦解釋。
然而,人工視網(wǎng)膜技術(shù)的發(fā)展仍然面臨許多挑戰(zhàn):植入物應(yīng)具有長期的感光性,應(yīng)該具有高空間分辨率,不應(yīng)該包含電線,植入的材料應(yīng)該具有生物相容性和機械靈活性。候選的材料包括導(dǎo)電聚合物材料和量子點膜技術(shù),它們各有優(yōu)缺點。
恢復(fù)感光性的另一種方法是光遺傳學(xué),將光敏蛋白質(zhì)(細菌視蛋白)引入到視網(wǎng)膜的神經(jīng)元上。但是,這種方法仍然需要一個電極來協(xié)助刺激這些神經(jīng)元的感光性。
發(fā)表在《納米快報》上的一篇新論文中,來自特拉維夫大學(xué)、耶路撒冷的希伯來大學(xué)和紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn),包含在碳納米管和納米棒中的薄膜對無線視網(wǎng)膜光刺激特別有效。
“我們的工作最重要的意義是演示這種新材料(量子棒結(jié)合碳納米管)如何產(chǎn)生一個新的適合系統(tǒng)有效地刺激視網(wǎng)膜神經(jīng)系統(tǒng)。”論文合著者特拉維夫大學(xué)教授Hanein說。
研究者發(fā)現(xiàn),當(dāng)薄膜附著在雞視網(wǎng)膜上,經(jīng)過14天的發(fā)展,視網(wǎng)膜產(chǎn)生了光生電流。這是一個可以被大腦解釋的神經(jīng)信號。
在新的薄膜結(jié)構(gòu)上,納米棒穿插在整個三維多孔碳納米管的基底,以及保證薄膜在一個柔性的基底上進行植入。研究人員解釋說,新薄膜的三維結(jié)構(gòu)光吸收率高、與神經(jīng)元結(jié)合性強、有效的電荷轉(zhuǎn)移等幾個。而其他的人工視網(wǎng)膜材料,如硅,是剛性的,不透明的,并且需要一個外部電源,新材料則沒有這些問題。
因為這些優(yōu)勢,新的薄膜在人工視網(wǎng)膜應(yīng)用方面前景廣闊。研究人員還認(rèn)為,薄膜可以通過進一步的研究,得到更多的改進。
“目前,我們正在研究新的活體植入,觀察長期植入效果,”Hanein說。“我們將與視網(wǎng)膜外科醫(yī)生聯(lián)手,開發(fā)與目前傳統(tǒng)的外科手術(shù)兼容的植入和測試程序,以便在今后進行人體試驗。”