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美韓科學家發現石墨烯新用途,有望助百萬失明者重見光明!

自從2004年石墨烯誕生以來,關於石墨烯用途的研究不斷刷新人們的認知,被冠其名為「21世紀的超級材料」。儘管石墨烯只有一個原子層的厚度,但它卻具有超強、超柔韌和超輕的優異性能,不僅可以導電,還可以進行生物降解。最近,一個國際研究團隊又為石墨烯找到了另外一種用途:製作人造視網膜。

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。

視網膜是眼睛後部的細胞層,為一層柔軟而透明的膜,緊貼在脈絡膜內面,有感受光刺激的作用。 視網膜負責將圖像轉換成大腦可以解釋的脈衝。沒有這一功能,人根本看不到任何物體(失明)。目前,數百萬患有視網膜疾病的患者被剝奪了視力。為了幫助患者重見光明,研究人員開發了人工視網膜。

然而,目前的人工視網膜並不盡如人意。因為植入物是剛性且扁平的,它們產生的圖像往往是模糊或扭曲的。即使很柔軟的植入物也會在某種程度上損害附近的眼部組織。最近,美國德克薩斯大學和韓國首爾國立大學的研究人員利用石墨烯、二硫化鉬(另一種2D材料)、金、氧化鋁和硝酸硅製備的複合物,構建出一種比現有模型更好的人造視網膜,而具有獨特屬性的石墨烯是製造該人造視網膜的關鍵核心。

根據實驗室和動物受試者的研究顯示,石墨烯人造視網膜具有生物相容性,且能夠模仿人眼特性,能更好地匹配天然視網膜。研究人員表示,「這是首次證明可以使用少量石墨烯和二硫化鉬來成功製造人造視網膜。雖然這項研究仍處於起步階段,但使用這些材料恢復視力是一個非常激動人心的開始。」

石墨烯的研究與應用開發持續升溫,石墨和石墨烯有關的材料廣泛應用在電池電極材料、半導體器件、透明顯示屏、感測器、電容器、晶體管等方面。鑒於石墨烯材料優異的性能及其潛在的應用價值,在化學、材料、物理、生物、環境、能源等眾多學科領域已取得了一系列重要進展。

含有石墨烯的人造視網膜的進一步研究仍在繼續,這有望為石墨烯新增另一種超能力:恢復視力障礙者的視力。也希望未來這種用石墨烯製成的人造視網膜可以拯救數億百萬計的人重見光明!

參考文獻:A new generation of artificial retinas based on 2-D materials, American Chemical Society,Chemistry,Materials Science,August 20,2018.


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