可注射纳米颗粒让失明视网膜产生光响应
一个国际研究团队开发出能使失明视网膜对光产生响应的微小颗粒。这些颗粒充当微小的可注射光受体。一旦被送入眼内，它们会聚集在视网膜神经细胞附近；当光线照射到它们时，会触发能够激活这些神经元的电学和化学过程，促使它们向大脑发送信号。
这些研究结果发表在《Nature Biomedical Engineering》上，属于临床前研究：证据来自失明小鼠实验以及取自猪的视网膜组织。即便如此，它们仍标志着这项研究努力的新篇章——该研究始于七年前奥胡斯大学的一个雄心勃勃的问题：能否构建一种材料，作为光与活细胞之间的无线接口。
这些颗粒如何将光转化为神经信号
要理解这一方法，不妨从眼球后部说起。视网膜是光敏感光细胞通常捕获入射光并启动大脑用于构建视觉的信号的地方。纳米颗粒策略并不试图取代这些细胞。相反，它为视网膜中残留的神经细胞提供了一条接收光的新途径。
注射后，颗粒会停留在视网膜神经细胞附近。当光线照射到它们时，会引发一连串电学和化学事件，这些事件能够开启神经元。由于这些颗粒由光本身激活，并且通过注射递送而非连接到外部电源，研究团队将其描述为光与活细胞之间的无线接口。
钙释放揭示其机制
要理解颗粒如何将光转化为生物活动，需要密切观察细胞。在一组实验中，活细胞摄取了纳米颗粒；当这些颗粒随后暴露于蓝光时，细胞释放出钙。钙在细胞信号传导中发挥重要作用，因此其释放可作为颗粒效应的可测量读数。这项工作帮助研究人员理解纳米颗粒如何将光转化为细胞能够响应的活动——这是解释该方法为何能够驱动神经元的关键一步。奥胡斯大学生物与化学工程系的Menglin Chen副教授正是研究光敏颗粒与活细胞之间的这些相互作用。
实验显示了什么
两条证据支撑了这项研究。在失明小鼠中，研究人员能够在视觉皮层——处理视觉信息的大脑区域——检测到光诱导信号。这些动物还表现出对光的行为反应——这表明该信号不仅存在，而且对动物具有意义。另外，研究团队证明该技术能够激活猪视网膜组织中的神经细胞，表明这种效应并不局限于单一物种。
- 在失明小鼠的视觉皮层中检测到光诱导信号。
- 失明小鼠表现出对光的行为反应。
- 猪视网膜组织中的神经细胞被该技术激活。
- 这些颗粒充当可注射的光驱动受体，而非有线植入物。
综合来看，这些结果勾勒出一条路径：光进入眼睛，激活视网膜神经元，最终在大脑中产生可检测的响应。
建立在简单问题之上的七年项目
这项研究是七年前始于奥胡斯大学的一个项目的最新篇章。其创立理念刻意设定得雄心勃勃：研究人员能否开发出一种微型“太阳能电池”，可置于体内并利用光来控制细胞活动？这一表述抓住了其核心诀窍——一种收集光并将其转化为生物学可利用能量形式的材料。
Chen将最初的动机描述为一个根本性问题：是否有可能创造出一种能够充当光与活细胞之间无线接口的材料。她指出，新结果表明这些颗粒能够激活失明视网膜中的神经细胞，这使团队更接近其长期目标——开发一种新型视网膜假体。
为什么新型视网膜假体很重要
长期目标是实现一种依赖光敏颗粒而非固定硬件的视觉假体方法。由于这些颗粒通过注射递送并由光开启，这一概念指向一种在设计上即为无线的视网膜假体。对于那些已失去感光细胞但仍保留其下游神经细胞的视网膜而言，其吸引力显而易见：颗粒提供了缺失的光检测功能，而视网膜自身的回路将信号继续传递下去。
尚待证明之处
这些结果伴随着重要的保留意见。该研究属于临床前研究，其证据来自失明小鼠和猪视网膜组织，而非人类患者。该方法最终能否转化为人类可用的视觉，以及这些颗粒在活体眼内长期是否稳定、安全和耐久，这些问题只有通过进一步研究和临床试验才能回答。
当前工作确实确立的是原理验证：这些颗粒使失明视网膜对光产生响应，而且该响应传播得足够远，能够在大脑中登记。
要点
一项历时七年、旨在构建微型光-细胞接口的努力，已产生出可恢复失明视网膜光响应的可注射纳米颗粒。在小鼠中，由此产生的信号到达视觉皮层并改变了行为；在猪组织中，视网膜神经元被激活。研究人员将这一进展定位为迈向新型视网膜假体的一步，该技术仍处于临床前阶段。
本文基于Phys.org的报道。阅读原文。
Originally published on phys.org
