恢复到盲人的能力长期以来被视为奇迹。但是,如果桑迪亚国家实验室(Albuquerque,NM)的科学家团队成功,那么有一天可能成为最终的圣诞礼物。

在美国能源部生物与环境研究办公室一项雄心勃勃的900万美元拨款下,研究人员正试图帮助盲人重见光明。他们希望通过1000个微型微电子机械系统(MEMs)电极创造1000个光点。参与该项目的技术团队包括另外四个国家实验室、一家私营公司和两所大学。

电极将定位在由诸如年龄相关的黄斑变性和视网膜炎症状的疾病的那些视网膜上。这些疾病在眼睛中的损伤杆和锥体通常将光转换为电脉冲,但是完整地将神经路径完整为传输电信号的大脑。最终,杆和锥体的输入停止,但是70%至90%的神经结构设置为接收这些输入保持完整。

每年在美国,20万人眼睛被黄斑变性蒙蔽,主要是在老年人。4,000中的一个婴儿演示了视网膜炎。

桑迪亚项目负责人库尔特·韦森多夫(Kurt Wessendorf)说:“我们的目标是让盲人能够阅读、在房子里移动物体并做一些基本的家务。”“他们将不能开车,至少在不久的将来,因为他们将看到大约1000个像素,而不是数百万个像素。图像出现的速度会慢一些,并且呈现黄色。但是盲人会看到的。”

该计划是在患者玻璃框架中使用微小的相机和射频发射器,以将信息和电源传输到放置在眼球内的模块。这些模块将与视网膜神经相关联,这将向大脑发送电气脉冲进行加工。

“我们觉得失明是一种毁灭性问题,我们多学科国家实验室中具有微型和纳米技术的材料科学与微型和纳米技术的现代联合能够提供进步的可能性,在人们击中砖墙之前,迪恩科尔(Dean Cole)解释说明的是指导的生物医学工程师在能源部(Doe,华盛顿特区)的项目。

研究小组计划在视网膜上安装一个由LIGA和表面微加工硅部件制成的MEMs芯片,该芯片位于眼球的玻璃体内。LIGA是德文首字母缩写,指的是制造金属、塑料或陶瓷小零件的光刻、电镀和模塑。这个想法是直接刺激视网膜内的一些神经末梢,以产生足够好的图像来阅读大字体,并区分房间里的物体。

“与原始生物设计的优雅相比,我们所做的是极其粗糙的,”Wessendorf说。“我们正在尝试以电极阵列的形式构建视网膜植入物,它位于视网膜上,刺激眼睛的视杆细胞和视锥细胞以前服务的神经。”

锥体和杆的大小以及神经连接在微米范围内。“我们将使用原油,霰弹枪的方法,使一群神经感,”每天都在桑迪亚经理迈克添加。“从长远来看,当然,我们想刺激每个神经。”

该项目始于约翰霍普金斯大学(巴尔的摩)的医学博士兼研究员Mark Humayun的工作。当Humayun在南加州大学(USC, Los Angeles)的Doheny视网膜研究所(Doheny Retina Institute)成立人工视网膜修复小组时,这个项目也随之而动。胡马云参观了几个国家实验室,并安排每个设备在电极阵列/视网膜界面的不同方面工作。

除了桑迪亚,参与该项目的其他政府实验室还包括阿贡国家实验室(阿贡,IL)、劳伦斯利弗莫尔国家实验室(利弗莫尔,CA)、洛斯阿拉莫斯国家实验室(洛斯阿拉莫斯,NM)和橡树岭国家实验室(橡树岭,TN)。据Humayun说,“有相当数量的先进技术已经被用于防御目的,我们可以用它们来帮助解决失明问题,并极大地推动整个医学领域的发展。”

南加州大学的医生将植入这些设备并测试其医疗效果。Second Sight (Santa Clarita, CA)计划商业化生产成品系统。

Daily解释说:“将微型设备集成到人眼中是一项难以置信的挑战,因为在盐水环境中需要几十年的高可靠性操作。”BioMEMs界面和生物相容性问题推动了很多努力,尤其是在微系统的包装方面。”《每日邮报》称,“包装”指的是将微型设备密封并固定在适当位置,并通过电子和物理方式将其与周围环境连接起来的过程。

视网膜的杆和锥体躺在神经下方,不在它们上方,这使得直接与神经连接稍微更容易。“包围神经的组织相对清晰,”Wessendorf说。“我们调查哪些电子波形最能刺激这些神经。”他说,一个问题是“如果我们用电子激发神经,我们就不知道如何比较灯在健康视网膜上的光学响应。”

在5年期间,该项目将从护目镜开始,朝角角膜植入方向移动。目标是为项目结束前的程序准备五名患者。在那之后,科尔说:“FDA会说他们想要100名患者进行长期研究,DOE将出去并将项目置于行业的手中。”