《Nature》子刊：注射这种光敏性聚合物纳米粒子，成功恢复盲鼠视力

来源：高分子科学前沿

你知道失明的滋味吗，据说失明的人“看见”的不是黑色，而是一片空无。据调查，每100个中国人中就有一个失明的患者，可是我们平时却很少看见他们，因为他们害怕出门。歧视盲人的新闻层出不穷，导盲犬和盲人被赶下公交车，下车后导盲犬委屈落泪。正是这样的事发生的多了，越来越多的盲人才不愿意出门。其他不治性的眼疾同样严重影响人们身心健康。如果能够解决，至少一定程度上缓解这些问题，将给众多有视力问题的人带来生活和精神上的方便。

新型仿生人工液体视网膜：由一种水性成分组成，其中悬浮着光敏性聚合物纳米粒子（其粒径为350纳米，直径大约是头发的1/100），可以取代受损的感光器。遗传性视网膜营养不良和晚期老年性黄斑病变是造成失明的主因，但目前针对这些疾病的治疗还十分有限。与其他器官不同，视网膜周围神经密布，移植难度很大，视力恢复主要还要依靠视网膜假体。虽然视网膜假体能够刺激视网膜内部网络，但这些假体通常缺乏灵敏度和分辨率，并且使用时需要布线或外接摄像头，十分不便。2017年，意大利理工学院的Fabio Benfenati教授团队制备了一种能够恢复退化性失明大鼠模型视力的有机半导体视网膜假体，术后6-10月后，模型鼠表现出依赖于假体的光敏感性和视力恢复（Nature materials 2017, 16: 681-689）。为了进一步降低手术的创伤并提高对光的灵敏性和分辨率，Fabio Benfenati和同校的Guglielmo Lanzani合作发现共轭聚合物聚(3-正已基噻吩) 纳米粒子（P3HT NPs）可作为光感器，介导光诱发的视网膜神经元刺激并持续恢复视觉功能。经视网膜下注射后，P3HT NPs分布在整个视网膜下腔，促进未被释放的视网膜内神经元的激活，恢复营养不良或视网膜炎症皮层下、皮层和行为视觉反应。该工作发表于Nature nanotechnology。P3HT NPs对视网膜神经元的光刺激作用作者利用再沉淀技术制备了无菌的P3HT NPs，通过快速改变溶剂极性，π-π堆叠和疏水相互作用可触发NPs成核。神经元会吞噬P3HT NPs而不将其内化，使得P3HT NPs能够与神经元膜亲密接触，促进其覆盖整个视网膜区域。作者将P3HT NPs微注射入失明模型鼠视网膜下腔，经光触发后成功激活了视网膜神经节细胞。此外，在光激发下，聚合物/电解质表面会产生负电荷。这种类似中央突触的突触后电位的光电位，在邻近位点被诱发并在时间上重复，将在空间和时间上进行累加，从而形成实质性的去极化。图1 P3HT NPs与神经元膜形成紧密相互作用，并通过电容机制触发光诱导神经刺激P3HT NPs拯救营养不良RCS大鼠的视觉反应接下来，作者通过瞳孔收缩程度作为光敏感性的指标，发现注射P3HT NPs的RCS大鼠在整个照射范围内均表现出明显的瞳孔收缩增加，与健康对照组无异。然后作者通过检查对图形视觉刺激的空间分辨率(视觉敏锐度) 评估恢复视力的质量，发现P3HT NPs明显增强了视觉诱发电位。图2 微注射的P3HT NPs在视网膜上显示广泛和稳定的覆盖，并且随着时间的推移不会被清除P3HT NPs作为液体视网膜修复体最后，作者提出了一种新的“液体视网膜”，由没有空穴受体层的单组分聚合NPs水悬浮液制成。当P3HT NPs通过微创注射到盲鼠的视网膜下腔后，V1皮层和光驱动行为的皮质下、视觉反应，视敏度和代谢激活均恢复，与健康对照组水平相当。退化视网膜中由P3HT-NP光刺激引起的视网膜反应具有比健康视网膜更长的潜伏期，可能源于退化视网膜的广泛重组。值得注意的是，注射的P3HT NPs均匀分布在整个视网膜下腔，没有向内视网膜层迁移的倾向并且注射8个月后还能维持原来的视网膜下分布，不会发生宽体扩散或被神经元/神经胶质清除。图3 注射P3HT NPs对营养不良RCS大鼠闪光和模式照明反应中的V1皮层反应的长期治疗效果希望这样的视网膜假体能够早日实现临床应用，为隐在家中的盲人带来更广阔的世界。