合成首个生物视网膜,这位牛津大学在读女博士很“拼”
2017/05/06
Vanessa Restrepo-Schild是一名就读于牛津大学化学系的理科博士生。年仅24岁的她带领团队合成出世界首个柔软的生物双层视网膜组织。这一研究有望彻底改变仿生植入产业,促成新的微创技术,从而帮助退行性眼疾的治疗,例如视网膜色素变性


Vanessa Restrepo-Schild(图片来源:牛津大学)

Vanessa Restrepo-Schild是一名就读于牛津大学化学系的理科博士生。年仅24岁的她带领团队合成出世界首个柔软的生物双层视网膜组织。

这一研究有望彻底改变仿生植入产业,促成新的微创技术,从而帮助退行性眼疾的治疗,例如视网膜色素变性。相关研究成果发表在《Scientific Reports》期刊,Restrepo-Schild是文章的一作。

视网膜位于眼球壁的内层,是一层透明的薄膜,专门负责感光成像。当视觉信息(光信号)经视网膜细胞处理后会转换为电信号,进一步传递给神经系统,引发大脑反应,最终建立图像。

迄今为止,所有的人工视网膜研究都局限在坚硬的材料上。Vanessa Restrepo-Schild带领团队打破空白,研发出一种新合成的生物双层视网膜,高度类似于真正的人类视网膜。

这一“高仿”视网膜由柔然的水凝胶和细胞膜蛋白——细菌视紫红质(bacteriorhodopsin,bR)组成。按照照相机的理念设计,细胞负责响应光线,并形成一个灰度图像。这一合成材料能够生成刺激神经元的电信号。


视网膜由柔然的水凝胶和细胞膜蛋白构成,它能够感应光线,并建立灰度图像。(图片来源:牛津大学)

与现有的人工视网膜植入物不同,Vanessa Restrepo-Schild团队开发的视网膜由天然、可降解的生物材料构成,不包含外源物或者活体物质。这意味着,该视网膜的侵入性更小,且引发不良反应、副作用的概率相对较低。

对此,Restrepo-Schild强调:“我们的眼睛很敏感,这也是为什么金属类视网膜植入物易对眼睛造成损伤、引发炎症的原因。但是,生物合成的植入物柔软且亲和,这有助于眼睛接受它。”

谈及这一开创性研究的契机,Restrepo-Schild表示:“我一直沉迷于生命医学,想证明现有的技术能够在不依赖于活体细胞的前提下,用于重塑人体组织的功能。我希望能够利用实验室材料重复出包括听觉、视觉、触觉等在内的重要机能。”

虽然目前该技术还处于在实验室测试中,Restrepo-Schild团队试图依据这一基础研究成果寻找潜在的生物学材料。Restrepo-Schild已为这一技术申请专利。下一步,她们将验证并拓宽这一人工视网膜的功能,例如识别不同的颜色、形状。

参考资料:

Oxford student creates first synthetic retina for the visually impaired

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  • Light-Patterned Current Generation in a Droplet Bilayer Array

    We have created a 4 × 4 droplet bilayer array comprising light-activatable aqueous droplet bio-pixels. Aqueous droplets containing bacteriorhodopsin (bR), a light-driven proton pump, were arranged on a common hydrogel surface in lipid-containing oil. A separate lipid bilayer formed at the interface between each droplet and the hydrogel; each bilayer then incorporated bR. Electrodes in each droplet simultaneously measured the light-driven proton-pumping activities of each bio-pixel. The 4 × 4 array derived by this bottom-up synthetic biology approach can detect grey-scale images and patterns of light moving across the device, which are transduced as electrical current generated in each bio-pixel. We propose that synthetic biological light-activatable arrays, produced with soft materials, might be interfaced with living tissues to stimulate neuronal pathways.

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