最新人工视网膜研究有望让色素性视网膜炎

虽然与糖尿病并发症、白内障、青光眼以及黄斑性病变引发的眼疾相比，遗传色素性视网膜炎的影响范围要小得多。但目前罹患这一疾病的人群比例仍达到四千分之一——他们眼内负责检测光线的视杆细胞与视锥细胞会逐渐死亡。在儿童时期，他们已经开始丧失夜视能力；而在白昼来临后，他们的日间视力也将慢慢消失。到四十岁左右时，患有这种疾病的人群往往只余下极小的中央视野，他们只能像通过吸管那样观察这个多彩的世界。

好消息是，这种特殊的失明形式也给诊疗技术留下了空间。目前已经有两种批准用于人体的人工视网膜，而最近技术进展又让这类视网膜迎来新的改进方向。

其中的关键，在于色素性视网膜炎几乎只针对杆状与锥状细胞。具体来讲，患有这种疾病的患者视网膜内的其他神经元几乎不会造成多少损害，因此神经元仍能正常处理视杆与视锥细胞发出的信号，并将结果传递至视神经。所以在原则上，图像已经进入了眼内，只是受到损害的杆状与锥状细胞无法将光线转换为能够激活视神经的电脉冲。如果一切正常，那么各脉冲就能继续对接视网膜上的神经元，进而帮助病患看清周遭环境。

来自米兰意大利技术学院（IIT）的物理学家GuglielmoLanzani表示，现有人工视网膜相对较厚，而且主要由全刚性硅或金属植入物实现，这样的触感会严重刺激本就非常敏感的视网膜组织。他指出，“随着时间的推移，视网膜会发生炎症进而纤维化”——瘢痕由此形成，并导致人工视网膜本就有限的功效雪上加霜。

为了解决难题，Lanzani和他来自IIT的同事们正在研究另一种由半导体聚合物制成的视网膜假体——这是一种具有导电能力的碳基塑料，且基本原理与硅芯片非常相似。

▲视网膜背面的感光细胞使眼睛能够检测到光线变化。杆状细胞在弱光环境下提供视力；锥状细胞则让我们在明亮的光照下看到丰富的色彩与精密的细节。这两种细胞都有可能因遗传色素性视网膜炎而受损，但视网膜神经元本身却几乎不会受到影响。使用人工植入物替换受损杆状及锥状视觉细胞，能够帮助这类病患恢复视力。

这种聚合物此前曾经在有机发光二极管（OLED）显示器中被广泛使用。除此之外，这种材料也有望让新一代低成本、柔性、轻便型太阳能电池成为现实。乔治亚理工大学物理学家CarlosSilva表示：“有机半导体领域最前沿也最令人兴奋的应用之一”，就是利用它打造出与生物组织拥有相似柔性的生物电子接口。以此为基础，未来的药物输送与生物传感器可能会迎来前所未有的新局面。

Lanzani表示，由于半导体聚合物与生物组织一样天然具有柔性及可弯折能力，因此“有着更好的生物相容性”。在实验室与动物测试当中，聚合物视网膜似乎更具亲和性，并没有造成任何不良反应。

IIT神经科学家FabioBenfenat补充道，更重要的是，半导体聚合物还拥有极高的生理准确度。他指出，当光线照射到聚合物片上时，后者会触发一个大约80至微米宽的局部电活动脉冲。这样的频宽与视网膜中央之外的杆状与锥状细胞间距类似，主要集中在眼中心位置，因此这种聚合物假体完全能够提供与人类相近的视觉分辨率。

另外，由于这种薄片材质还能在特殊设计下以离子流的形式实现电脉冲传递，因此完全可以将信号传递给病患眼中正常的视网膜神经元。具体来讲，离子流正是神经元的“母语”，二者的对接将极为顺畅高效。Benfenati表示，“尽管这种对接与自然界中的天然机制有所区别，但仍是一种行之有效的仿生技术方法。”

▲在被植入大鼠的受损视网膜内后，半导体聚合物P3HT（在以上电子显微镜扫描图像中以粉红色显示，位于其他两种材料的截面图中）将在杆/锥两种视觉细胞周边起效。植入之后，老鼠确实恢复了对光线的感知能力。

橡胶、尼龙以及聚酯等碳基聚合物一直被视为典型的绝缘体，并被作为绝缘包材料以防止电流从导线或其他金属零件中流出。但在上世纪七十年代，化学家们意识到某些聚合物也具有良好的导电性——更重要的是，它们还拥有与硅类似的半导体性状。到年，这一领域已经迎来蓬勃发展，并一举夺得当年的诺贝尔化学奖。

如今，已经有多种半导体聚合物具备制作人工视网膜的潜质，不过IIT小组将