牛津大学女博士合成首个生物视网膜

时间:2017-05-09     来源:中国生物技术网

上图中的女子名叫Vanessa Restrepo-Schild,是牛津大学化学系一名年仅24岁的博士生。这位来自哥伦比亚的学生领导的研究团队近日合成出世界首个柔软的生物双层视网膜组织,为视力受损的患者带来了希望。

迄今为止,所有的人工视网膜研究都仅限于使用坚硬的材料。Vanessa Restrepo-Schild首次成功使用生物性的合成组织在实验室环境中开发视网膜。该研究有望颠覆仿生移植产业,这种更加接近人体组织的非入侵性的视网膜能够用于治疗退化性眼部疾病,比如色素性视网膜炎。

正如摄影依赖于与光反应的摄像头像素,视觉也依赖于视网膜与光的反应。视网膜位于眼睛的后部,其中的细胞膜蛋白能够将光转化为电信号,电信号会直达神经系统,引起大脑的反应,最终建立图像。

Vanessa Restrepo-Schild领导的研究团队开发出一种新型的人工生物双层视网膜,它能够模拟人类视网膜的自然过程。这种视网膜由水凝胶(hydrogels)和生物细胞膜蛋白组成。其设计原理与照相机类似,细胞扮演像素的角色,能够检测到光并对光进行反应,形成灰度图像。Vanessa Restrepo-Schild说:“这种人造材料能够形成电信号,刺激眼睛后部的神经元,就像真的视网膜那样。”

该研究发表在近日的《Scientific Reports》上(点击左下角阅读原文)。研究表明,与现有的人工视网膜移植不同,这种细胞培养物来源于天然的生物可降解材料,不含有任何外来异物或生物体。所以植入这种视网膜不会像机械装置那样具有入侵性,也不会对身体造成负面影响。Restrepo-Schild补充说:“人眼极度敏感,所以外界异物(比如金属视网膜)具有破坏性,会导致炎症或损伤。但是生物合成的植入物很柔软而且是基于水的,所以对于眼部环境更加友好。”

这种人造视网膜由水凝胶(hydrogels)和生物细胞膜蛋白质组成。其设计原理与照相机类似,细胞扮演像素的角色,能够检测到光并对光反应,形成灰度图像

关于这项突破性研究的动机,Restrepo-Schild说:“我一直对人体非常着迷,想要证明现有的技术能够被用于复现人体组织的功能,而不需要真正使用活体细胞。”

我已经了解了很多重要人体功能背后的原理,比如听觉、触觉和感受光的能力,并在实验室环境中使用天然的和合成的部件实现了这些功能。我希望这项研究能够帮助开发出柔软且生物可降解的材料来代替坚硬的、有害的材料。

尽管目前合成视网膜只在实验室环境中进行了测试,但是Restrepo-Schild非常热衷于探索将其应用于活体组织中。接下来的工作是验证这种材料作为仿生移植物的作用,这非常关键。

Restrepo-Schild已经对此技术申请了专利,这个牛津大学的研究团队将对这个合成视网膜的功能进行扩展,比如识别出不同的颜色。通过构造更大的合成视网膜,研究团队将测试这种材料不仅识别不同颜色,甚至是形状和符号。在这项研究未来的规划中,还将进行动物测试和一系列人类临床测试。