Advanced Functional Materials | 用于視覺(jué)修復(fù)的自適應(yīng)界面材料與植入器件
失明是全球公共衛(wèi)生的重大挑戰(zhàn),影響著全球逾4300萬(wàn)人。研究發(fā)現(xiàn),視網(wǎng)膜色素變性(RP)與老年黃斑變性(AMD)等視網(wǎng)膜退行性疾病是致盲的首要原因,這類(lèi)患者視網(wǎng)膜中的感光細(xì)胞喪失了將外界光轉(zhuǎn)變?yōu)橐暰W(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞能識(shí)別的電信號(hào)的能力,從而造成患者視野缺損甚至是不可逆失明。
近日,中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院智能醫(yī)用材料與器械研究中心杜學(xué)敏研究員團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Advanced Functional Materials上在線發(fā)表了題為“Adaptive interfacial materials and implants for visual restoration”的綜述文章,系統(tǒng)總結(jié)了用于視覺(jué)修復(fù)的自適應(yīng)界面材料和植入器件的前沿進(jìn)展和現(xiàn)存挑戰(zhàn),有望進(jìn)一步推動(dòng)視覺(jué)修復(fù)新技術(shù)發(fā)展。

文章上線截圖
盡管眼科醫(yī)學(xué)得到了極大發(fā)展,但目前臨床仍無(wú)法通過(guò)藥物療法或外科手術(shù)修復(fù)患者視覺(jué)。不過(guò)值得慶幸的是,在RP與AMD患者的視網(wǎng)膜中,不僅視網(wǎng)膜上的神經(jīng)細(xì)胞存活率高,而且原有從視網(wǎng)膜到大腦視皮層的視覺(jué)通路是完好的。這就意味著,如采取某種方法,使視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞重新得到激活,進(jìn)而產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)并傳送給視皮層,即可修復(fù)一定的視覺(jué)。

AMD和RP患者的病理學(xué)示意圖
幾個(gè)世紀(jì)以來(lái),人類(lèi)致力于視覺(jué)修復(fù)的努力從未停止。近些年來(lái),隨著新材料、工程技術(shù)、微電子、生物醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等迅速發(fā)展,為視覺(jué)修復(fù)研究帶來(lái)了全新的希望。

用于視覺(jué)修復(fù)的自適應(yīng)界面材料和植入器件的發(fā)展歷程
基于此,杜學(xué)敏研究員團(tuán)隊(duì)首先系統(tǒng)總結(jié)并討論了用于視覺(jué)修復(fù)的智能界面材料的功能原理、設(shè)計(jì)原則、生物學(xué)效果;進(jìn)一步,評(píng)述了近年來(lái)臨床上成功的視覺(jué)假體的功能原理、臨床試驗(yàn)效果及商業(yè)化最新進(jìn)展,并重點(diǎn)討論了界面材料和植入假體與神經(jīng)組織和細(xì)胞界面適配的重要性;展望了現(xiàn)有視覺(jué)修復(fù)界面材料在安全性、穩(wěn)定性及能量轉(zhuǎn)換效率等方面存在的關(guān)鍵問(wèn)題,視覺(jué)假體在界面適配、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、信息處理等方面存在的挑戰(zhàn),以及視覺(jué)修復(fù)界面材料和視覺(jué)假體未來(lái)可能的發(fā)展機(jī)遇。

自適應(yīng)界面材料和植入器件用于視覺(jué)修復(fù)原理
中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院智能醫(yī)用材料與器械研究中心杜學(xué)敏研究員為該文章的通訊作者,碩士研究生祝栩樂(lè)為論文第一作者,共同作者趙啟龍副研究員和王芳副研究員在論文修改中做出了重要貢獻(xiàn)。該文章獲得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、廣東省區(qū)域聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、深圳市杰青等科技項(xiàng)目支持。

杜學(xué)敏,國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金獲得者,中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院智能醫(yī)用材料與器械研究中心主任、研究員;入選中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)優(yōu)秀會(huì)員;被遴選為國(guó)際仿生工程學(xué)會(huì)常務(wù)委員、中國(guó)微米納米技術(shù)學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)委員、中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)智能復(fù)合材料專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員;擔(dān)任Research、Advanced Bionics期刊的副主編,和The Innovation、National Science Open等期刊青年編委。近年來(lái),以負(fù)責(zé)人身份主持國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題”課題、基金委國(guó)際合作、廣東省重點(diǎn)、深圳市杰青等項(xiàng)目多項(xiàng),相關(guān)成果以第一及通訊作者(含共同)發(fā)表于Science Advances、Matter、Advanced Materials、ACS Nano、Advanced Functional Materials、National Science Review等期刊,已獲授權(quán)專(zhuān)利30余項(xiàng)。研究領(lǐng)域:智能高分子材料、生物界面、穿戴/植入生物器件(如組織工程支架、生物電子、柔性傳感與驅(qū)動(dòng)器等)。
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