100萬歐元,三年!基於石墨烯電極的視網膜假體有望為視網膜退化患者帶來光明

2021-02-23 Carbontech

Jose A. Garrido是ICREA的研究教授,也是位於巴塞隆納的石墨烯旗艦合作夥伴ICN2的高級電子材料和器件組的負責人。他也是石墨烯旗艦生物醫學技術工作包的副主管,他有一個願景:醫生可以使用石墨烯等新型電子材料支持的生物醫學植入物來治療疾病和殘疾。

他在石墨烯視網膜植入物方面的開創性工作,旨在為視網膜退化患者提供人工視力,得到了國際認可——加裡多和他的合作者最近獲得了la Caixa基金會100萬歐元的資助,用於資助他們的研究。他計劃用這筆錢啟動一個雄心勃勃的三年項目,利用石墨烯電極設計下一代視網膜假體。

原理:

對於視網膜感光細胞退化的病人(這種情況通常發生於神經退行性疾病中,如色素性視網膜炎或老年性黃斑變性),這種退化並不意味著整個視網膜退化。視網膜的一些部分仍然完好無損,這些部分仍然與視神經相連。

一種解決方案是使感光器刺激視網膜的完整部分,然後將信息通過視神經傳遞到視覺皮層。

基於石墨烯電極的視網膜假體採用不同的方法:不使用感光器,而是在視網膜上植入一組石墨烯電極。這些電極通過電脈衝模擬感光器刺激。

工作方式:

使用外部相機捕獲圖像,然後將信息無線發送到植入物,並以施加到植入物上每個電極的脈衝形式接收,這可以有效複製感光器的功能,並是患者看到像素化的圖像。

石墨烯電極通過電脈衝模擬感光器(來源:ICN2)

選擇石墨烯的原因:

1. 團隊一開始曾使用過其他耐化學腐蝕的材料,例如氮化鎵之類的半導體和金剛石。但是因為材料柔性不夠同時又不夠靈敏,無法注入足夠的電荷。而石墨烯具有多種特性,使其具有非常大的吸引力。

2. 石墨烯的優勢:

(1)柔性好,對於這個項目來說,石墨烯的柔性是最重要的特性,因為需要將其集成到柔性基板中,並進行生產器件所需的所有製造和微製造。

(2)石墨烯非常擅長刺激和記錄神經組織。它需要能夠與神經系統連接,以刺激和檢測電活動。這個與神經系統建立的接口,不能只是記錄和模擬,還需實現兩者之間的雙向溝通。

(3)穩定性好,石墨烯不僅可以輕鬆的集成到柔性基板中,並且可以在惡劣的環境下保持耐用性。

面臨的挑戰:

目前,石墨烯產業化進程已經由以研究為導向轉變為以實際應用為導向。該項目的實驗室階段的成功製造與演示不是問題,挑戰是如何將其推向工業化。

如何才能從工業化前潔淨的實驗室成功的轉到大規模製造?誰將大規模生產這些器件?目前,在歐洲沒有企業能夠以所需的標準化水平進行如此大規模的生產。這是石墨烯應用面臨的主要挑戰。石墨烯旗艦公司現在已經意識到了這一點,這就是他們推出標準化和驗證服務的原因,而且很快就會推出試驗性的試點產品。這是一項非常重要的努力,但必須得到工業界的配合。

 

新聞來源:Graphene Flagship

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