色素性视网膜炎的治疗突破下一代人造透镜

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这不是失明的最常见原因。这种可疑的区别在于糖尿病，其次是白内障，青光眼和黄斑变性等疾病。但是对于患有遗传性视网膜色素变性等视网膜疾病的4,人来说，这是毁灭性的-用作眼睛的光探测器的视杆细胞和视锥细胞正在缓慢地死亡。通常在儿童时期，夜视是最先出现问题的。然后，即使在白天，周围视力也逐渐消失。到40岁左右时，患有这种疾病的人通常只剩下很小的中央视线，就好像他们正在用吸管看世界一样。好消息是，这种特殊的失明形式为技术留下了空间。两种类型的人工视网膜已经被批准用于人类。一项新的[研究]提出了一种方法，可以使视网膜在一天之内变得更好。关键是色素性视网膜炎几乎专门针对杆状和圆锥状细胞。这种疾病对视网膜的许多其他神经元造成的损害最小，该神经元处理视杆和视锥细胞发出的信号并将结果传递到视神经。因此，原则上，固定视力只是进入眼后部的问题，破损的棒和视锥最初形成的层只有微米厚，然后将其替换为会产生电脉冲以响应光。然后，设备上各个点的脉冲就可以自然地与视网膜上存活的神经元通信。

米兰意大利技术学院（IIT）的物理学家GuglielmoLanzani说，现有的视网膜假体需要相对较厚且完全刚性的硅或金属植入物，而这种组合是敏感的视网膜组织根本不喜欢的。他说：“随着时间的流逝，炎症会继之以纤维化”-疤痕形成，这会降低人造视网膜已经有限的功效。因此，相反，正如Lanzani和他的IIT同事在最近的《物理化学年鉴》中解释的那样，他们的小组正在研究另一种由半导体聚合物制成的视网膜假体，这是一种可以以几乎相同的方式导电的碳基塑料。硅芯片可以做到的。这些聚合物因其在某些类型的有机发光二极管（OLED）显示器（数百万智能手机中发现的色彩丰富的屏幕）中的使用而闻名。但是这些材料也显示出了新一代廉价，灵活，轻便的太阳能电池的前景。佐治亚理工大学物理学家卡洛斯·席尔瓦（CarlosSilva）表示，作为与生物组织的柔软，灵活的生物电子界面，它们显示出更大的希望-“有机半导体的新兴应用，非常令人兴奋。”这些应用包括药物输送和生物传感器。Lanzani说，由于半导体聚合物会像天然组织一样弯曲，因此“它们具有生物相容性”。在实验室和动物的测试中，聚合物视网膜似乎很快乐地与它们共存，完全没有不良反应。IIT神经科学家FabioBenfenati补充说，同样重要的是，半导体聚合物可以使生理正确。他说，当光照射到聚合物薄板上时，它会触发一个大约80至微米宽的局部电活动脉冲。由于这大致可以与密集密闭的中央凹以外的杆状细胞和视锥细胞的间距相媲美，在中央眼的视力最高，因此聚合物假体可以提供类似于人的自然周围视力的分辨率。而且，由于该薄片可以被设计为以离子流的形式传递其电脉冲，因此它可以将信号传递到尚存的视网膜神经元，使它们能够识别：离子流是神经元的母语。Benfenati说：“即使这种机制可能与自然界发生的变化不同，我们所做的也是非常仿生的。”

图片：美国视光学学院

光敏聚合物光敏聚合物

通常认为橡胶，尼龙和聚酯等碳基聚合物是绝缘体，可防止电流从电线或其他金属零件中流出。但是在年代，化学家们确定某些聚合物可以很好地导电-而且更好地可以像硅一样起半导体的作用。到2年，当该领域的工作获得诺贝尔化学奖时，该领域蓬勃发展。如今，有许多半导体聚合物可能适用于人工视网膜，但IIT研究组已将重点放在P3HT上，P3HT是聚（3-己基噻吩-2,5-二基）（一种广泛用于光伏电池的材料）的缩写。Lanzani在年回忆说，作为开发更精确的颜色测量设备的努力的一部分，他和他的物理学家同事表明，可以对P3HT进行工程设计，使其对光的反应与对绿色敏感的人类视锥细胞的反应几乎相同。此后不久，他说：“我听说有人在为机器人技术建造人造眼，包括像视网膜的检测器，然后我想，‘视网膜的最佳位置是眼睛-真眼！’”当他在研究所会议期间在咖啡机上遇见Benfenati时，这种人造视网膜的想法就变得具体了。Lanzani说：“法比奥很兴奋。”作为神经科学家，他知道如何与活的神经元一起工作。他们的团队齐心协力，在年证明，在P3HT胶片上培养的神经元确实可以与聚合物建立联系。此外，神经元对高分子电脉冲的反应方式与对棒状或视锥细胞神经元的反应方式相同。然后在年，他们表明，从患有杆和视锥细胞功能失调的大鼠品系中提取的视网膜将以相同的方式连接到聚合物，并对脉冲具有相似的反应。Benfenati说，那是信心的助推器。他说：“使细胞生长在表面上并保持非常紧密的接触是一回事，而将预制的组织进行接触则是另一回事。”碰巧的是，K.S。印度班加罗尔JawaharlalNehru高级科学研究中心的Narayan和他的团队使用掺有P3HT的聚合物获得了相似的结果。但是从那以后，两支球队的道路有些分歧。Narayan的小组一直在进行从鸡胚获得的无感光层的视网膜的实验室研究，以非常精确地了解聚合物与视网膜神经元之间的相互作用。他说：“我们对生物物理学感兴趣，当我们引入这些人工聚合物来取代受体时，神经元会如何兴奋。”与此同时，Lanzani和Benfenati已着手测试其在活体动物视网膜中的聚合物假体。Benfenati说，这项工作的关键因素是他们与GraziaPertile的合作关系。他说，她不仅是意大利维罗纳Sacrocuore医院眼科的负责人，而且还是欧洲最熟练的视网膜外科医生之一，“她对基础研究也非常感兴趣。”年，Pertile及其同事成功地从一种具有与色素性视网膜炎类似的遗传缺陷的品系中，将一个完整的假体植入活体大鼠的眼睛中。在经过一个月的康复时间后，这些曾经盲目的老鼠的瞳孔正像健康老鼠一样紧缩对光的反应，并且它们曾经休眠的视觉皮层充斥着新的活动。不可能知道老鼠的实际经历，但是它们显示出可以再次看见的所有迹象。该团队现已踏上了多年的人类实验之路。为了做好准备，Pertile一直在开发将聚合体视网膜假体植入猪的技术。这些猪的眼睛在大小和视敏度上都与人们的眼睛相似，而团队中的其他人也在改进假体本身。兰扎尼说：“我们正在花时间，以便在其进入人体之前拥有最好的体系结构。”年12月11日文

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