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柔性电子产品为高分辨率人工视网膜开辟道路

2018 12 03

全世界数百万人患有视网膜退行性疾病,例如视网膜色素变性和年龄相关性黄斑变性。这些疾病的感光细胞逐渐退化,导致不同程度的视力丧失。

多年来,电子视网膜假体通过电刺激接收和组织视觉信息的剩余视网膜神经元显示出恢复视力的巨大潜力。

2012年首次提出的光伏视网膜假体由像素组成,这些像素独立工作以将脉冲光转换成脉冲电流,从而触发神经活动。由于光伏植入物薄且无线,与涉及眼外电源的常规视网膜下手术相比,外科手术非常简单。

在该系统中,患者佩戴包含由便携式计算机处理并投射到视网膜上的照相机的视频护目镜。每个光伏像素将近红外(NIR)光转换成电流脉冲,然后通过刺激微电极和视网膜网络将其传递并传播到神经细胞。

这个最具有代表性的产品是正在做人体试验的法国Pixium Vision公司的PRIMA. PRIMA是新一代小型化和全无线视网膜下植入物。2×2毫米宽和30微米厚的光伏芯片包含378个电极。通过微创外科手术植入视网膜下,它就像一系列微小的太阳能电池板,由一个集成在一副增强现实眼镜中的微型投影仪投射的脉冲近红外光,以及一个迷你相机

柔性电子产品的最新进展无疑为这一领域注入了活力。来自埃因霍温科技大学的RenéJanssen 教授和他的团队设计了一个灵活的平台,该平台基于溶液处理的单结和串联有机光电二极管(OPD),TiN激发和返回电极。

结合实验结果,他们还模拟了在脉冲NIR照射下在生理盐水环境中与微电极结合的OPD像素的性能。
通过对比单结和串联OPD,研究者证明两个像素都能够提供脉冲NIR光下神经元激活所需的电荷。而只有具有小电极尺寸(~35μm)的后者,才能覆盖整个电荷每个脉冲神经刺激窗口,其原因可能是由于其较高的开路电压(Voc~1.4V)。



这项研究为未来仍然涉及多种工程和生物挑战的高分辨率视网膜假体开辟了道路。

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