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结合纳米和光学技术合成突触的革命性视网膜神经假体治疗视网膜退化疾病

2021  12  04

由意大利理工学院IIT协调的欧洲项目HyVIS即将启动。该项目通过结合纳米和光学技术,会开发出用于视网膜假体的仿生突触,以帮助患有RP和AMD等疾病的人恢复视力。这个将持续四年的项目还获得了2020地平线计划的300万欧元的欧盟资金。

RP和AMD,至少在早期阶段,都是一种会影响感光细胞的疾病。感光细胞接收到光信号后,通过视网膜神经元的突触,将其传递到视神经。这类疾病普遍存在且影响巨大:预计到2040年,会有约2.88亿AMD患者,损失超过4000亿美元。尽管这类患者的感光细胞会随着时间而退化,但他们的视网膜神经元仍能工作。


图释:HyVis项目通过结合纳米技术和光学技术,开发出用于视网膜假体的仿生突触,旨在帮助RP和AMD患者恢复视力。

HyVIS的想法是尽可能的利用剩余视网膜神经元的功能,形成仿生突触,以恢复神经元细胞对光的敏感性。这种仿生突触由最先进的纳米装置和视网膜神经元细胞组成--后者已经与(译者:死亡的)感光细胞“断开连接”了。

位于热那亚IRCCS医院由Fabio Benfenati指导的突触神经科学与技术IIT中心的项目协调员和研究员Elisabetta Colombo解释说,HyVIS将可能以非常高的空间分辨率,恢复视网膜神经元的内部生理激活。其目标是确保在有光的情况下,以大约5毫米的分辨率激活视网膜神经元--这个分辨率已经与人类视网膜中央负责高分辨率视觉的视锥细胞所能达到的分辨率相当了。

HyVIS的方案基于经过测试的几个特性:首先,在视网膜变性的实验模型中,如果在视网膜下进行微量的谷氨酸(注:视网膜层的主要兴奋性神经递质)注射,是有刺激到视网膜神经元的可能性的;其次,利用一种称为等离子体纳米通道的特定结构,可以放大光产生的电磁场,并在纳米尺度上与视网膜神经元相互作用,纳米是突触起作用的尺度。

具体来说,这种等离子体纳米管装置一旦与突触后的视网膜神经元接触,就会充以一种智能聚合物,这些聚合物会对光刺激进行响应,释放神经递质,模拟生理释放过程。这个装置还会涂上适当的突触前粘附分子以重建突触环境,从而形成恰当的合成突触。与现有的视网膜假体的解决方案相比,HyVIS代表了一种潜在的技术突破。

这项创新技术将由两个意大利理工学院研究小组开发--一个由Elisabetta Colombo协调,另一个由在纳米材料、纳米制造和神经科学方面有着丰富经验,且特别关注用于恢复视力的系统和神经接口的IIT Plasmon Nanotechnologies的负责人Francesco De Angelis 指导。

但意大利理工学院也不是唯一的一家在视网膜假体有贡献的研究所,事实上,HyVIS汇集了该领域很多最重要的欧洲研究小组,这些研究小组都曾经为已批准用于临床目的的假体开发做出过贡献,它们盟包括:意大利的Istituto Italiano di Tecnologia(协调者)、荷兰的埃因霍温理工大学、瑞士的分子与临床眼科研究所、法国的索邦大学、德国的图宾根大学、瑞士的麦克斯韦生物系统公司.

HyVIS提出的这种革命性的视网膜神经假体不仅将产生强大的社会回报,为退行性失明提出新的治疗策略从而提高视网膜营养不良患者的生活质量,还将对经济和公共卫生系统产生重大影响,代表着经济和市场的创新。

本文由藏帝智海翻译,在此对他表示感谢!

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