인공 나노망막, 슈퍼비전을 선사하다

과학자들은 희귀 원소인 텔루륨으로 인공 망막을 만들었는데, 이를 통해 시력을 잃은 쥐와 원숭이의 시력을 회복할 수 있고, 심지어 적외선도 볼 수 있게 됐습니다.

중국 과학자 팀이 희귀 원소인 텔루륨을 이용해 인공 망막을 만드는 데 성공했습니다. 이 인공 망막은 시력을 잃은 동물의 시력을 회복할 뿐만 아니라, 맨눈으로는 감지할 수 없는 적외선을 볼 수 있는 '슈퍼 비전'도 제공합니다.

이 기술은 상하이 푸단대학교 왕슈이얀 교수 연구팀이 개발하여 최근 사이언스 지에 게재되었습니다. 이 연구 결과는 인간의 실명 치료에 새로운 희망을 열어줄 것입니다.

푸단대학교에서 연구한 인공망막 소재는 시력을 회복하고 향상시킬 수 있습니다. 사진 과학

왕 과 동료들은 텔루륨 나노와이어(TeNWN)를 사용하여 가시광선과 적외선 영역 모두에서 효율적인 광전 변환이 가능한 인공 신경을 개발했습니다(페르난데스의 관점 참조).

TeNWN은 우수한 생체적합성을 보이며 외부 전원이 필요하지 않습니다. 이 인공신경은 생쥐와 비인간 영장류 모델에서 시력을 향상시킬 수 있습니다. TeNWN을 사용하면 망막 인공신경의 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다.

텔루륨은 희귀 금속 원소로, 일반적으로 구리 정련의 부산물로 얻어집니다. 뛰어난 광전 특성 덕분에 텔루륨은 추가 장비 없이도 가시광선과 적외선을 전기 신호로 변환하여 망막의 광수용체 세포의 역할을 대체할 수 있습니다.

이 연구에서 과학자들은 화학 증착 기술을 사용하여 직경 150나노미터에 불과한 텔루륨 나노와이어를 제작한 후, 이를 인공 망막의 "스캐폴딩" 역할을 하는 네트워크(TeNWN)로 연결했습니다. 이 장치는 시각 장애인 쥐의 눈에 직접 이식되었습니다.

수술 후 단 하루 만에 생쥐들은 동공 반사와 광원을 찾는 능력을 회복하기 시작했습니다. 적외선 아래에서 실험했을 때, 이식된 생쥐는 패턴 인식 테스트와 LED 찾기에서 일반 생쥐보다 더 뛰어난 성적을 보였습니다. 일반 생쥐는 적외선을 볼 수 없어서 이러한 능력을 발휘하지 못했습니다.

적외선을 볼 수 있다면 인간의 초시력으로 간주됩니다. 일러스트 사진

이 기술은 시각 장애가 있는 짧은꼬리원숭이를 대상으로도 합병증 없이 성공적으로 시험되었습니다. 특히, 정상 시력을 가진 원숭이의 눈에 이식했을 때 인공 망막이 적외선에 대한 민감도를 증가시키는 것으로 나타났습니다.

자연에는 뱀과 같이 적외선과 가시광선 스펙트럼을 모두 감지하여 주변 환경을 더욱 정확하게 평가하는 동물이 있습니다.

인간의 눈에는 적외선 스펙트럼에 반응하는 광수용체가 없으며, 파장이 길고 에너지가 낮은 적외선은 시각적 신호를 유발할 수 없습니다.

심각한 안과 질환(예: 황반변성) 환자의 경우, 적외선 시력은 원칙적으로 어두운 곳이나 어두운 곳에서 시력을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. 적외선을 포함한 더 넓은 범위의 빛을 사용하는 기술을 개발하면 상당한 이점을 얻을 수 있습니다.

같은 연구실은 2023년에 이산화티타늄 나노와이어를 이용한 최초의 인공 망막을 개발하고 푸단대학교 산하 여러 병원에서 인체 임상시험을 시작했습니다. 그러나 새로운 TeNWN 기술을 인체에 시험할 계획에 대한 정보는 없습니다.

미국 예일대학교의 에두아르도 페르난데스 전문가는 중국 연구팀의 방법이 빛을 신경 신호로 변환하는 차세대 장치를 열어 많은 시각 장애인에게 제한적이기는 하지만 시력을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 논평했습니다.

중국은 현재 세계 최대 텔루륨 생산국이자 소비국입니다. 텔루륨은 열전 냉각, 태양 전지, 적외선 감지기 등 전략적 산업에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다.

이 성공적인 동물 연구는 미래의 인체 실험에 ​​길을 열어, 이 보철물이 시각 장애인의 시력을 회복하고 향상된 적외선 감지 기능을 확장할 수 있는 잠재력을 보여주며, 기존 기술보다 더 안전하고 효과적이며 광범위한 솔루션을 제공합니다.

독자 여러분께 "인공망막은 어떻게 작동하는가?"라는 영상을 시청해 보시기 바랍니다.

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https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu2987

출처: https://khoahocdoisong.vn/vong-mac-nano-nhan-tao-mang-den-sieu-thi-luc-post1546912.html