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南開團(tuán)隊(duì)讓人造角膜“會(huì)眨眼”
文章來源：中化新網(wǎng) 更新時(shí)間：2023-12-01 14:58:21
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中化新網(wǎng)訊 角膜是眼睛的“鏡頭”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球有上千萬人因角膜疾病失明，角膜移植是治療這類疾病的有效方法。但由于角膜供體有限，許多需要角膜移植的患者只能在黑暗里等待。近日，南開大學(xué)徐文濤教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并概念驗(yàn)證了一種具有“原生感覺”的人造智能角膜，讓人造角膜距離人類原生角膜更近了一步。
角膜看起來薄而透明，實(shí)際上是身體神經(jīng)最密集的部分，當(dāng)外物觸摸角膜時(shí)，會(huì)引起不自主的眼瞼閉合反射，也稱為角膜反射。近年來，研究人員開發(fā)的多種類型的人造角膜已經(jīng)應(yīng)用于臨床治療。這些人造角膜可以承擔(dān)人類原生角膜的保護(hù)和光折射等功能，但不具備觸覺感知能力，無法實(shí)現(xiàn)角膜反射。因此，開發(fā)具有感覺的人造智能角膜，對(duì)解決角膜供體緊缺、治療角膜疾病具有重要意義。 徐文濤團(tuán)隊(duì)研發(fā)的人造智能角膜，通過人造反射弧重建“原生感覺”。團(tuán)隊(duì)分別以傳感器振蕩電路、氧化鋅錫(ZTO)纖維基人造突觸和電致變色器件作為感受器、處理核心和效應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)外界機(jī)械和光刺激的編碼、信息處理以及透射光的調(diào)節(jié)。 團(tuán)隊(duì)使用數(shù)字對(duì)準(zhǔn)的ZTO纖維作為人造突觸的溝道，探究出了調(diào)控長(zhǎng)、短程突觸可塑性的新方法。ZTO纖維不僅長(zhǎng)而連續(xù)、綠色無毒、成本低廉、光學(xué)性能優(yōu)異，而且晶體結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)可調(diào)，進(jìn)而可定制長(zhǎng)、短程突觸可塑性，并應(yīng)用于聯(lián)想學(xué)習(xí)和加密通信。 徐文濤介紹，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將人造智能角膜裝備于機(jī)器人進(jìn)行概念驗(yàn)證，不僅可以模仿眼輪匝肌的收縮，像人類原生角膜一樣具有保護(hù)、觸覺感知和光折射功能，還拓展了光感知和環(huán)境交互能力，為眼睛在光強(qiáng)度不斷變化的環(huán)境中提供了額外的自適應(yīng)保護(hù)，比人類原生角膜和傳統(tǒng)人造角膜更加智能。 “未來，經(jīng)優(yōu)化后的成熟人造智能角膜在神經(jīng)修復(fù)和視覺康復(fù)方面具有廣泛的應(yīng)用前景。”徐文濤介紹說。
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