科學家以石墨烯開發出人工視網膜 [1P]

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科學家以石墨烯開發出人工視網膜


病變的視網膜

近日，一組研究人員於美國化學學會全國會議暨博覽會（National Meeting & Exposition of the American Chemical Society）上發表其研究結果，表示已成功開發出新一代的人工視網膜（artificial retina）。

這種人工視網膜以石墨烯（graphene）等二維材料為基礎所製成，比過去使用的人工視網膜更具有彈性，並更符合人體眼球構造，有望恢復世上數百萬的視網膜疾病患者的視力，且稍經修正後，也能應用於大腦及心臟的生理狀態追蹤。


視網膜

視網膜位於眼球的後方，具有特殊的光感受器——視錐細胞（cones cells）及視桿細胞（rods cells），能夠將外界的光訊號轉為神經訊號，並透過視神經（optic nerve）傳遞至大腦解讀。而黃斑部病變（ macular degeneration ）、糖尿病視網膜病變（diabetic retinopathy）、視網膜色素病變（retinitis pigmentosa）等疾病，會造成視網膜組織的損害，使得視力退化甚至失明。

這些疾病至今仍沒有完全治癒的醫療方法，雖然一些病例能以人工矽基視網膜晶片稍微恢復視力。但人工矽基視網膜晶片的彈性較差，無法完全模仿人體視網膜的曲度。往往造成視覺的影像模糊，甚至對眼球周圍造成壓力而損害周遭組織。


人工視網膜

美國德州大學奧斯汀分校（University of Texas at Austin）的魯南姝博士（Nanshu Lu）及韓國首爾大學（Seoul National University）的金大鉉博士（Dae-Hyeong Kim），以石墨烯、二硫化鉬（molybdenum disulfide）及單層的金、鋁、氮化矽（silicon nitrate），開發出類似二十面體（icosahedron）表面曲度的人工視網膜感測晶片，能夠完美的貼合人體眼球的構造。

研究人員以動物實驗及電路測試裝置上的光接受器訊號轉換效果。實驗結果顯示，此原型晶片具有與人體視網膜相近的性能，且成功模仿人體視網膜構造。


未來發展

研究團隊也正在發展此晶片的其他用途，試圖將其應用於能貼於皮膚表面的「電子刺青」（e-tattoo）。這種晶片能蒐集人體的即時生理資訊，加入電晶體後，能放大大腦和心臟的神經訊號，以便更容易監控和治療。

魯博士表示，未來醫師可在晶片上編寫程式。當晶片在心臟接收到不尋常的心律失調訊號時，能夠如同心律調節器（pacemakers）一樣給予電流刺激，以便及時治療。

明日科學

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希望能早日成功
造福病患