彩色敏感,喷墨打印,像素化人工视网膜模型的发展
全世界大约有3亿人视力受损。色素性视网膜炎(RP)和老年性黄斑变性(AMD),涉及视网膜感光细胞的恶化,是部分或全部失明的主要原因。人眼的视网膜包含数层细胞,包括视杆细胞和视锥细胞,它们将光转换成电信号,分别负责夜间视觉和色觉。随着生物医学工程在过去几十年的发展,视网膜修复,设计部分恢复视力,已经看到了进展。然而,传统的硅电极、金属电极或刚性电极具有较差的柔性和生物相容性。
近年来,已经显示出光敏有机电子材料是一种非常有前途的工具,甚至在体内移植,用于将光刺激转换为非运作的视网膜。材料是机械柔性的,因此它们适用于柔性和保形基底,可以通过油墨沉积。到目前为止,在人工视网膜应用中的一段时间为一个聚合物半导体被单独考虑光谱响应率。然而,为了考虑彩色视觉,需要对仿真光谱(颜色灵敏度)的不同部分感光的不同聚合物的像素是必要的。
来自四个研究机构的研究人员的多学科国际团队发表了一篇文章中项目的结果科学报告。
这团队成员分别来自于罗马大学Tor Vergata(电子工程系、生物医学与预防系)、萨里大学(英国吉尔福德先进技术研究所工程与物理科学学院电气与电子工程系)、罗马结构研究所(CNR-ISM,罗马,(意大利),Cicci Research srl。(Grosseto,意大利)和EMBL(欧洲分子生物学实验室,表观遗传学和神经生物学单位,蒙特罗托多,意大利)。
团队展示的感色的模型设计和制造的人工视网膜,每个像素化聚合物点沉积了喷墨打印(图1),三种类型的聚合物半导体与光谱吸光度曲线模拟棒,和锥提供颜色的敏感性,以同心布局保存简化了人体视网膜的解剖方案。
该团队证实,从人工视网膜到生物电解质溶液的光电展开过程染色在生产的组织中发现的细胞外液体电气信号兼容通过新型闭合夹层型光电子器件(图2)在视网膜中发现的那些。与传统的电生理调查系统相比,将用于电生理学,有机光伏和染料敏化太阳能电池中使用的技术相结合的生物混合装置:它紧凑,易于处理,可控,可控尺寸,需要一个因此,少量生物电解质允许使用通常在电子工程/物理/化学实验室中找到的工具。通过三色像素的光致敏,允许光谱和空间允许进入光。还证明了每种类型的光敏聚合物的生物相容性。
该人工视网膜模型具有明显的吸收光谱,模拟了人眼感光细胞的色度敏感性,与生理介质相连接,其像素数为42100,人工感光细胞的密度为11000像素/厘米2对应的空间分辨率为267 dpi(每英寸点),像素直径为95微米,相当于人类的头发(图3)。未来的研究应该比较和研究人工视网膜模型与生物模型的相互作用。印刷技术使不同的材料可以放置在选择的位置。基于个性化医疗的未来,随着更高分辨率技术(即≤10微米,即人类视网膜感光器的直径)的发展,我们可以设想首先成像的是个体视网膜然后打印像素以便在空间上再现它们的位置。
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