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仿生“含羞草” 或让盲人重见光明

2019年06月25日 来源:深圳商报

含羞草在受到外力触碰时,叶子会自动闭合。这种反应看似简单,其实是植物经过亿万年进化才具备的适应环境的能力。受此启发,深圳先进院医工所纳米调控中心副研究员杜学敏博士研发了多种会“害羞”的智能仿生材料。近日,杜学敏在接受深圳商报记者采访时表示,“这种材料在外界刺激下,会像含羞草一样发生形变,可以很好地贴合人体组织的弧度。目前,我们正在研发将这种材料用于治疗失明、心血管疾病等。”

尝试用“含羞草”代替视网膜

人眼就像一台照相机,瞳孔发挥光圈的作用,晶状体则是变焦镜头,负责把像聚焦投射到视网膜上,再通过视觉神经传导到大脑,就能看见物体。当视网膜和神经组织的联系“断”了,就会导致失明。

杜学敏告诉记者,他们研发了一种仿生智能材料,尝试让失明患者重见曙光。

据介绍,这种材料可设计成能替代病变视网膜和神经组织“恢复联系”的薄膜器件。如何让这种平面器件和视网膜曲面更好地贴合,就需要用到来自含羞草的灵感:在器件后附着一层特殊的水凝胶,使其在特定温度或光线照射下可以自动变形。

杜学敏告诉记者,通过微创手术,将薄膜器件植入到眼球内,通过近红外光刺激,器件会自动贴合视网膜曲面并发挥类似视网膜的功能,从而有望让失明患者重见光明。

讨细胞喜欢的仿生人工血管

利用类似的“含羞草”原理,杜学敏团队还开发了仿生人工血管。

据世界卫生组织统计,心血管疾病是目前全球致死率最高的疾病。目前临床治疗的有效方法之一是动脉搭桥术,但植入的血管支架存在无法与人体相容、引发并发症以及不能长期使用等问题。

杜学敏团队研发了一种可自动降解的仿生人工血管,有望帮助患者长出新的血管。据介绍,这种人工血管需要满足三个条件:能在人体体温下像含羞草一样自动闭合成管状,具备让细胞“喜欢”生长的环境,同时能提供一定的力学支撑。

杜学敏告诉记者,他们研发的仿生人造血管,可以在人体温度(37℃)的液体中自动卷曲成管状。管的内壁设计有多孔纤维状结构,便于内皮细胞在上面附着生长。经过外部培养,形成高度类似血管内膜组织结构的完备血管内皮细胞单层,再移植到人体中,有望在完成修复血管的“任务”后自动降解。目前,研究人员已完成了体外细胞实验,下一步将开展动物实验。

从大自然中得到灵感

杜学敏说,自己很喜欢接触大自然,“含羞草”的灵感,正是因为先进院附近长着很多含羞草,自己在散步时得到了启发。“变色龙变色、含羞草自动闭上、松果遇湿闭合,都是自然界中的生物经过亿万年进化所具备的适应环境的能力,我在想这种能力可不可以用于科研,尤其是医疗领域。”杜学敏告诉记者。

此前,受变色龙的启发,杜学敏团队曾开发仿生美瞳。


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