金眼睛：金纳米粒子有朝一日如何帮助恢复人们的视力

布朗大学研究人员的一项新研究表明，金纳米粒子——比人类头发细数千倍的微小金粒——可能有一天会被用来帮助黄斑变性和其他视网膜疾病患者恢复视力

在《ACS Nano》杂志上发表的一项研究中，研究小组表明，注射到视网膜中的纳米粒子可以成功刺激视觉系统，恢复视网膜疾病小鼠的视力。研究结果表明，一种新型的视觉假体系统，其中纳米粒子与戴在眼镜或护目镜上的小型激光装置结合使用，可能有一天会帮助视网膜疾病患者重见光明

“这是一种新型的视网膜假体，有可能恢复因视网膜退化而丧失的视力，而不需要任何复杂的手术或基因改造，”国立卫生研究院博士后研究员Jiarui Nie说，她在布朗大学完成博士学位时领导了这项研究。“我们相信这项技术可能会改变视网膜退行性疾病的治疗模式。”

聂在布朗工程学院副教授、布朗卡尼脑科学研究所附属教员Jonghwan Lee的实验室工作时完成了这项工作，Jonghwan Li监督了这项工作，并担任该研究的高级作者

黄斑变性和视网膜色素变性等视网膜疾病影响着美国和世界各地的数百万人。这些情况会损害视网膜中被称为感光细胞的光敏细胞——将光转化为微小电脉冲的“杆”和“锥”。这些脉冲刺激视觉链上游的其他类型的细胞，称为双极细胞和神经节细胞，它们处理感光信号并将其发送到大脑

这种新方法使用直接注射到视网膜中的纳米粒子来绕过受损的光感受器。当红外光聚焦在纳米颗粒上时，它们会产生少量的热量，以与光感受器脉冲大致相同的方式激活双极细胞和神经节细胞。由于黄斑变性等疾病主要影响感光细胞，同时保持双极细胞和节细胞完整，因此该策略有可能恢复失去的视力

在这项新研究中，研究小组在小鼠视网膜和患有视网膜疾病的活体小鼠中测试了纳米粒子方法。在注入液体纳米粒子溶液后，研究人员使用图案化的近红外激光将形状投影到视网膜上。利用钙信号检测细胞活动，研究小组证实，纳米颗粒以与激光投射的形状相匹配的模式激发双极和神经节细胞

实验表明，纳米颗粒溶液和激光刺激均未引起可检测的不良副作用，如炎症和毒性代谢标志物所示。研究人员使用探针证实，激光刺激纳米粒子会导致小鼠视觉皮层的活动增加，这表明之前缺失的视觉信号正在被大脑传输和处理。研究人员表示，这表明视力至少已部分恢复，这对于将类似技术转化为人类来说是一个好兆头

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对于人类使用，研究人员设想了一种将纳米粒子与安装在眼镜或护目镜中的激光系统相结合的系统。护目镜中的摄像头将从外界收集图像数据，并用它来驱动红外激光的图案。然后，激光脉冲会刺激人们视网膜中的纳米粒子，使他们能够看到

这种方法类似于几年前美国食品和药物管理局批准的人类使用方法。旧的方法将相机系统与手术植入眼睛的小电极阵列相结合。聂表示，纳米粒子方法有几个关键优势

对于初学者来说，它的侵入性要小得多。聂说，与手术相反，“玻璃体内注射是眼科最简单的手术之一。”

也有功能上的优势。先前方法的分辨率受到电极阵列大小的限制，约为60平方像素。由于纳米粒子溶液覆盖了整个视网膜，这种新方法可能会覆盖某人的整个视野。由于纳米颗粒对近红外光而非可见光有反应，因此该系统不一定会干扰人可能保留的任何残余视力

聂说，在临床环境中尝试这种方法之前，必须做更多的工作，但这项早期研究表明这是可能的

聂在谈到这项研究时说：“我们表明，纳米粒子可以在视网膜中停留数月而不会产生重大毒性。”。“我们证明它们可以成功地刺激视觉系统。这对未来的应用来说非常令人鼓舞。”