基于2D材料的新一代人工视网膜有望使患者重获光明

近期，来自美韩的科学家报道，他们成功地开发和测试了世界上第一个超薄人工视网膜，这个新发现，极大地改善了现有的盲人植入可视化技术。基于非常薄的2D材料，这种灵活的装置有朝一日可能会使数百万视网膜疾病患者恢复视力。仅仅通过一些修改，这种新装置还可用于追踪心脏和大脑活动。

在第二百五十六届美国化学学会（ACS）全国会议和展览会上，研究人员展示了他们的新发现。

“这是我们的第一次演示，你可以使用少量的石墨烯和二硫化钼来成功制造人工视网膜，” Nanshu Lu博士说。虽然这项研究目前还处于起步阶段，但是使用这些材料来恢复视力是一个非常令人兴奋的开始，她补充说，这个装置也可以植入身体的其他部位，以监测心脏和大脑的活动。

视网膜位于眼睛的后部，包含特殊的感光细胞，它们将进入眼睛的光线转换成神经信号。这些脉冲通过视神经进入大脑，在那里被解码成视觉图像。

黄斑变性、糖尿病视网膜病变和视网膜色素变性等疾病会损伤或者破坏视网膜组织，导致患者视力丧失，严重的甚至会导致完全失明。这些疾病目前没有治愈方法，但是硅基视网膜植入物已经恢复了一些个体的视力。然而，Lu说这些装置是扁平刚性的，非常脆弱，这些缺点使得它们难以复制视网膜的自然曲率。因此，硅基视网膜植入物经常产生模糊扭曲的图像，长期的应变可能损坏周围的眼睛组织，包括视神经。得克萨斯大学奥斯汀分校的Lu和她在国立首尔大学的合作者Dae Hyeong Kim、Ph.D.试图开发一种更薄、更灵活的替代品，试图更好地模仿自然视网膜的形状和功能。

研究人员使用2D材料，包括石墨烯和二硫化钼，以及非常薄的金、氧化铝和硝酸硅层，形成柔性、高密度和弯曲的传感器阵列。这种装置类似于扁平化的足球或二十面体的表面，它与自然视网膜的大小和形状一致，不会机械地干扰视网膜。

在实验室和动物研究中，通过柔软的外部电路板，装置上的光电探测器很容易吸收光。电路板上容纳了所有需要数字处理光的电子设备，刺激视网膜并从视觉皮层获取信号。基于这些研究，研究人员确定这种原型人工视网膜是生物相容的，这种人工视网膜成功模仿了人眼的结构特征。他们说，这可能是开发下一代生物电子视网膜假体的重要步骤。

先进的技术不断向前迈进，Lu正在探索将这项技术整合到机械和光学上，例如肉眼不可见的电子纹身，可以将这些纹身层叠在皮肤表面上，以收集实时的身体信息。Lu说，研究小组计划在这些透明的纹身中添加晶体管，用来帮助放大大脑或心脏的信号，从而更容易监测和治疗相应疾病。这些超薄传感器和电极也可以植入心脏表面以检测心律失常。Lu说，医生可能会让他们像微型心脏起搏器一样，通过心脏发送电脉冲来纠正这个问题。

文章来自sciencedaily网站，原文题目为A new generation of artificial retinas based on 2D materials，由材料科技在线汇总整理。