神奇的仿生眼

每個(gè)健康人眼睛的視網(wǎng)膜中都有數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞，它們是視網(wǎng)膜內(nèi)將光線轉(zhuǎn)化成電脈沖的生物太陽(yáng)能電池，這些電脈沖可以沿著神經(jīng)元到腦，形成圖像。如果沒(méi)有它們，我們就會(huì)失明。

視網(wǎng)膜是眼睛中一層覆蓋了65％的內(nèi)表面的光敏感層，如果我們可以用人工眼來(lái)替換那些受損傷的視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞，那么一個(gè)因視網(wǎng)膜失明的人就有可能恢復(fù)一些視力。科學(xué)家們希望在視網(wǎng)膜內(nèi)置入陶瓷靈敏電流計(jì)來(lái)替代受損傷的視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞。幾年以前，這樣的想法僅僅是夢(mèng)想，但是，美國(guó)休斯頓太空真空外延中心的科學(xué)家們對(duì)一種薄陶瓷感光膠片進(jìn)行研究，它對(duì)光的反應(yīng)幾乎與視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞效果相同。他們相信將這種薄膜嵌入到人眼中就可以恢復(fù)失去的視力。

太空真空外延中心設(shè)在休斯頓大學(xué)，是一個(gè)由美國(guó)宇航局發(fā)起的商業(yè)太空中心。美國(guó)對(duì)將航天技術(shù)轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品一直十分重視，美國(guó)航空航天局的馬歇爾太空飛行中心專(zhuān)門(mén)制定了航天產(chǎn)品開(kāi)發(fā)計(jì)劃，在這個(gè)計(jì)劃中鼓勵(lì)17個(gè)美國(guó)商業(yè)太空中心將太空技術(shù)轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品，太空真空外延中心就是其中的一個(gè)。

一些疾病使得眼睛中的傳感器——視網(wǎng)膜的視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞發(fā)生惡化，但是它們所有神經(jīng)通路的聯(lián)系依然完好，在這種情況下，科學(xué)家就可以利用薄膜陶瓷傳感器替代受損的視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞，使這個(gè)人的眼睛變成了一只仿生眼。在這之前，科學(xué)家們已經(jīng)試圖研制人工視桿狀細(xì)胞和視錐細(xì)胞，其中大部分早期研究采用的是以硅為材料的光探測(cè)器，但是硅對(duì)人體有害，在眼睛中可以產(chǎn)生令人不適的反應(yīng)——眼睛干澀，而太空真空外延中心研制的陶瓷傳感器不會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題。

陶瓷傳感器很像計(jì)算器芯片上超薄薄膜，科學(xué)家可以利用半導(dǎo)體知識(shí)使它們排列起來(lái)——就像計(jì)算機(jī)里的芯片，它們的排列模仿準(zhǔn)備替代的視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞，是一種六角形的結(jié)構(gòu)。傳感器的這種分布解決了另一個(gè)困擾早期硅研究上的問(wèn)題：流入眼睛的養(yǎng)分被堵塞的問(wèn)題。使用這種傳感器可以使供給眼睛的所有養(yǎng)分從后面流向前邊，如果你在眼中插入一個(gè)大而且不透水的物體(像硅傳感器)，營(yíng)養(yǎng)液就不能流動(dòng)，眼睛將會(huì)變得干澀。陶瓷傳感器非常小，只有5微米大小，相當(dāng)于視錐細(xì)胞的體積，這樣就可以使?fàn)I養(yǎng)液從它們旁邊流過(guò)去。

這種人造視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞在接受光刺激后將會(huì)向腦發(fā)出電脈沖，科學(xué)家們目前還無(wú)法確定腦將如何適應(yīng)這些來(lái)自人造視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞的不熟悉的電壓。盡管腦對(duì)這些信號(hào)可能需要一個(gè)漫長(zhǎng)的認(rèn)別過(guò)程，但是他們相信腦將最終會(huì)接受它，就好像嬰兒第一次認(rèn)識(shí)形狀和顏色一樣。

從實(shí)驗(yàn)到臨床應(yīng)用是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，這些人造的光傳感器能發(fā)揮視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞的作用嗎?它們的作用能持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間?組合物附著的高分子膜能溶解到何種程度?這些都要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期臨床實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用才會(huì)知道。目前這項(xiàng)技術(shù)尚處在萌芽階段，但是它是非常有希望的，它將給千千萬(wàn)萬(wàn)失明的人帶來(lái)光明。

[責(zé)任編輯]蒲暉