角膜是眼睛的“镜头”,据统计,全球约有上千万人因角膜疾病失明,角膜移植是治疗这类疾病的有效方法。但由于角膜供体有限,许多需要角膜移植的患者只能在黑暗里等待。
近日,南开大学电子信息与光学工程学院徐文涛教授团队设计并概念验证了一种具有感觉的人造智能角膜,其不仅可以模仿眼轮匝肌的收缩,像人类原生角膜一样具有保护、触觉感知和光折射功能,并且拓展了光感知和环境交互能力,为眼睛在光强度不断变化的环境中提供了额外的自适应保护,比人类原生角膜和传统人造角膜更加智能。该研究成果近日发表在国际期刊《自然∙通讯》上。
为何要研究人造角膜?
角膜看起来薄而透明,实际上是身体神经最密集的部分,当外物触摸角膜时,会引起不自主的眼睑闭合反射(角膜反射)。
角膜位于眼睛的前部,是一种具有光聚焦功能的透明结构,可以保护虹膜和晶状体不受外来物质的损伤。角膜是人体神经最密集的部位,因此对外来污染物非常敏感,触摸角膜会引起不自主的眼睑闭合反射(角膜反射)。然而,角膜疾病能够致盲,目前,全世界有超过1000万人患有双侧角膜盲。同种异体供体角膜移植(即角膜移植)是治疗这种疾病最常见的医疗手段,但由于供体角膜的稀缺,只有约七十分之一的患者可以接受角膜移植手术,目前有1270万患者仍在等待中。
为了解决这一问题,符合光学和透明度要求的人工角膜替代物应运而生。然而,虽然现有的人工角膜可以承担天然角膜的部分功能,例如保护和光折射等,但其无法重建触觉,因此也就无法实现角膜反射。因此,尝试开发一种具有触觉,甚至具有感官扩展和交互功能的“智能”人工角膜,对于角膜盲患者的视力恢复具有重要意义。此外,这些功能必须通过内置的“隐形”电子器件来实现,以达到天然角膜的高透明度和低雾度。
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