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巧夺天工!复旦大学团队让失明小鼠重获视力

巧夺天工!复旦大学团队让失明小鼠重获视力

      

近日,来自复旦大学附属中山医院的研究团队在《Nature Communications》上在线发表的一项发明,有望为视网膜退行性疾病带来治疗的希望——他们带来的一款人造光感受器,让失明小鼠重新对光产生了应答!

  人造光感受器是近年来的研究热点。此类设备有望通过与受损的视网膜进行连接,人为将光信号转为神经信号,帮助患者重见光明。然而,此类设备却有着自身的局限——为了产生并传导信号,它们需要植入一个额外的微电子处理器,这限制了人造光感受器在体内的应用。如果能打破这一限制,无疑能拓展此类设备的应用前景。

  这正是这支研究团队的突破所在。复旦大学的郑耿锋教授、张嘉漪研究员与同事们一道,研发出了一种涂有金纳米粒子层的二氧化钛纳米线阵列。这种创新材料可以用作人造光感受器,替代视网膜关键细胞的功能。具体来说,由于这些材料的特殊属性,在光的刺激下,它们能产生电压,从而有望刺激邻近的神经元,产生视觉应答。

 在小鼠实验中,这款特殊材料的效果得到了验证。研究人员们发现,它们能重塑视网膜神经节细胞对绿光、蓝光、以及近紫外光的响应。在空间维度上,新材料能达到的分辨率优于100微米!

  这些响应究竟是来自视网膜双极细胞在光感受器的作用下,向神经节细胞传导的信号?还是直接来自于后者的直接激活?这是一个重要的问题。只有前者才说明人造光感受器能行使正常情况下的视网膜功能。为了区分两者,研究人员们进一步在实验小鼠中施用了谷氨酸受体拮抗剂。在正常情况下,这类拮抗剂能阻断双极细胞向神经节细胞的信号传导。后续研究表明,在此类拮抗剂施用的短短4分钟后,神经节细胞对光的响应就消失了。而当研究人员们洗去拮抗剂后,这些响应又得到了恢复。这一研究结果清楚地表明,此类人造光感受器很好地保留了视网膜环路应有的正常功能。

 后续研究则发现,初级视觉皮层里的神经元在植入该纳米线阵列后,对光产生了响应。尽管我们无法从小鼠口中确认它们能重见光明,但种种实验结果都支持这一观点。

  研究人员们指出,此类技术将来有望应用于人类患者,为罹患视网膜退行性疾病的患者带来新的治疗方案。我们期待这项来自中国科学家的发明能尽早得到应用!

 

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