科教网| 中国科教第一门户网
当前位置:   首页 > 科技动态 > 正文

能改善听力的"仿生耳朵"问世!使用后可治疗深度失聪

科技动态
来源: 标签:能改善听力的仿生耳朵 2014-04-28 17:27:32
在日常生活中,我们经常可以见到一些在听力方面存在缺陷的人使用“内嵌式助听器”,它可以在短时间内强化使用者的听力。然而这种内嵌式助听器并不能从根本上改善使用者的听力,使用者一旦摘下助听器,依然会面对一个无声的世界。

    据报道,在日常生活中,我们经常可以见到一些在听力方面存在缺陷的人使用“内嵌式助听器”,它可以在短时间内强化使用者的听力。然而这种内嵌式助听器并不能从根本上改善使用者的听力,使用者一旦摘下助听器,依然会面对一个无声的世界。近日,一个来自澳大利亚的科研小组注册了一项新的发明专利,这项发明被称为“仿生耳朵”。

    据了解,仿生耳朵是一种高科技电子设备,它不但可以作为普通的助听器使用,而且其外部还装有一个治疗仪,该仪器可以起到改善听力的作用。而且这种治疗属于“基因治疗”,它可以影响甚至改变失聪患者耳部的神经性基因,从而使得患者们的听力得到一定程度的恢复,长期使用的话效果会更加明显。根据该开放团队的解释,他们是第一次尝试使用这种技术,而且在此之前也从来没有任何科学家研究过类似的科研项目,因此这项工作对他们来说非常具有实际意义。关于这项发明的更多详细信息将被刊登在本月出版的《科学》(Ciencia)杂志上。

 

    另外,澳大利亚科学家们指出:“根据有关医学调查数据显示,80%的先天性失聪患者(这类患者一般刚生下来时就存在语言障碍,但是仍然可以听到声音,后来随着时间的推移,他们的听觉能力也会逐渐丧失)并没有真正意义上失去听觉能力,只不过是他们身体中控制听觉神经的那部分基因没有成功地表达出来,导致他们听到的声音无法传到大脑神经中枢,而仿生耳朵的作用就是使得这种基因被正常地表达。”也正因如此,仿生耳朵只能用于治疗那些“先天性失聪”的患者,对于那些因为后天原因使得耳膜破损的人们则无能为力,因为它只能还原基因,但是不能修复鼓膜。纳瓦拉中心医院耳鼻喉科专家马努埃尔·曼里科·罗德里格斯(Manuel Manrique Rodr guez)表示,人类之所以会失聪主要是因为耳蜗内部皮质层(位于内耳道)上的毛细胞纤维被损坏,这些毛细胞纤维的作用就好像是麦克风内部的振动层,它们负责将人们听到的声音信号转化为电神经信号,然后传递到神经中枢进行分析。对于不同的人来说,耳内毛细胞纤维的敏感度有着很大差别,毛细胞越敏感的人听觉也就越发达,环境中的任何细小震动都会被他们的毛细胞捕捉到,相对应的,如果毛细胞纤维不能正常工作的话,人也就自然会失聪。因此简单来说,仿生耳朵的基本工作原理即是代替了损坏的毛细胞纤维来转化声音信号,只不过它是将声音信号转化为了电磁脉冲的形式,之后的部分都与人体的正常步骤一模一样。

    那么,仿生耳朵到底是怎样治疗“深度失聪”的呢?来自澳大利亚南部威尔士大学的生理学和神经学专家杰米里·皮茵(Jeremy Pinyon,他也参加了仿生耳朵的设计工作)指出:“首先,在使用仿生耳朵之前,患者必须先注射一种人工培养的淋巴病毒液,当这种淋巴病毒与仿生耳朵上的电极接触时,就会产生一种特殊的再生物质(一种神经性营养因子),正是这种再生物质可以修复受损的毛细胞纤维,长期使用甚至可以帮助完全失聪的患者恢复听力。”

    在仿生耳朵面世之前,澳大利亚科技小组曾经以小型豚鼠作为实验对象进行过研究,他们将一只完全失聪的豚鼠放在实验环境中培养了大约一个月的时间,然后按照上述方法为小豚鼠戴上了仿生耳朵,又经过一个月的治疗后,小豚鼠的听觉能力明显有了大幅度的改善,当研究人员把仿生耳朵摘离小豚鼠后,发现它依然能够听到环境中一些较为明显的声音。

    另一方面,巴塞罗那瓦尔德西博伦耳鼻科医院院长安娜·玛利亚·加西亚(Ana Mar a Garc a)也接受了记者的采访,她说:“在这个治疗过程中,淋巴病毒液的存在是十分必要的,它可以进一步完善治疗效果,如果没有它的话,仿生耳朵根本不能起到基因治疗的作用,那么它就和一款普通的助听器没有什么功能上的差别,淋巴病毒液有利于神经性营养因子的释放,同时也可以起到传输因子的作用,总而言之,二者的合理结合才能形成完美的治疗。”

    根据目前的各项试验数据来看,仿生耳朵的确可以在某种程度上改善动物的听力,虽然它还存在许多细节部分有待完善,不过可以肯定的是该设备有着相当大开发空间和潜在利益,如果可以适当地加以深化研究,那么仿生耳朵一定会在未来给那些存在听力障碍,尤其是深度失聪的人群(大约占总失聪人数的20%)带来福音。


  "终结者"利器成现实 仿生耳将助人具超人听力

    据国外媒体报道,美国普林斯顿大学科学家研制一种仿生耳,可以听到正常人类听力范围之外的无线电频率。

    研究人员使用技术精湛的3D打印机制造了仿生耳,其中内置电子助听器。他们指出,这是研制类似电影《终结者》中智能机器人的一个重大突破,或许不久终结者机器人将面世。之前的仿生耳设计采用2D电子结构薄层制造,目前,普林斯顿大学机械航空工程副教授迈克尔-麦克阿尔宾说:“我们建造的最新仿生耳设计,是将电子生物与3D交织体协同结合在一起。”

    尽管迈克尔强调称,在这款3D仿生耳投入临床应用之前仍需要大量的测试,大体上这种仿生耳可用于恢复和增强人们的听力。仿生耳产生的电子信号可连接至患者的神经末梢,达到类似助听器的作用。

    仿生耳可以接受无线电波,目前研究小组计划结合其它材料,比如:压敏电子传感器,它能够确保仿生耳识别声学信号。

    据了解,迈克尔带领研究小组获得了几项技术突破,涉及使用较小等级的医学传感器和天线。2012年,他和两位科学家共同研制了附加在牙齿上了“生物纹身”,是由生物传感器和天线构成。关于最新研制仿生耳的研究材料发表在《纳米通讯》期刊上。

    美科学家利用绵羊细胞与3D打印机培育仿生耳

    据国外媒体报道,美国马萨诸塞州的科学家利用3D打印机和绵羊细胞培育出人造仿生耳,功能与真正的耳朵类似。这个人造器官由整形外科医生设计,尽可能让外形接近真耳。随后,科学家从绵羊身上获取所需的软骨细胞并进行培育,而后注入实验室老鼠皮肤下使用3D打印机打印的定制耳朵模型。这种人造耳装有线路,用于支撑它们的形状,使其能够像人耳一样柔软可弯曲。

     目前,科学家正准备对这种人造仿生耳进行临床测试,希望测试成功后能够应用于移植手术。由于这项技术可以进行定制,科学家能够根据患者的具体情况为他们定制仿生耳。此外,整个过程的耗时也比较短。

    人造仿生耳由马萨诸塞州总医院的托马斯-赛文特斯和同事培育。首先,他们在一名面部整形外科医生的帮助下设计一个3D数字模型,确保耳朵的外形和比例符合要求。随后,他们使用3D打印机打印出这个模型。模型沿着外部轮廓被分开,形成两只耳朵。科学家打印时使用一种名为“聚二甲硅氧烷”的硅化合物。

    这些模型随后被注入牛胶原蛋白,模型最后被植入老鼠皮肤下方。牛胶原蛋白是一种天然形成的蛋白,能够赋予皮肤弹性和强度。随后,研究人员从绵羊身上获取软骨细胞。这些细胞随后被注入实验室老鼠皮肤下的耳朵模型。3个月后,软骨细胞发育成足够的软骨,取代模型内的牛胶原蛋白。研究人员表示这种人造耳的曲线和线条拥有足够的精确度,上面还覆盖着一层皮肤。

    赛文特斯说:“这种人造耳具有很高的耐用性。这种人造耳与人耳类似,但如果不植入线路,耳朵将变得扁平和扭曲。两只耳朵的表面都呈白色,与软骨一样泛光。植入的线路能够大幅改善耳朵的尺寸和外形。如果不植入线路,耳朵的外形很难让人满意。这种仿生耳柔软可弯曲。”

    这一研究小组曾利用耳朵外形胶原质模型内的软骨细胞在老鼠身上进行一项概念验证研究,不过当时只在2D条件下进行分析。研究人员指出:“当前研发的技术用于进行临床测试。我们需要按比例放大并对支架的主要特征进行重新设计,使人造耳的尺寸和外形与成年人的耳朵相匹配,并且能够在植入之后保持美观。我们同样采取了大量严格的方法对植入后耳朵几何外形的逼真度进行分析。对外形的这种定量分析有助于改善人造耳外形的逼真度。”

    每年有数千名婴儿天生患有小耳症,外耳没有完全发育。很多人虽然有完整的内耳,但因外耳结构存在缺陷造成听力障碍。研究发现刊登在《皇家学会界面杂志》上。

    英国首位仿生耳植入患者 术后1小时恢复听力

    据英国每日邮报报道,目前,一位失聪男子成为英国植入仿生耳的第一人,手术之后便立即恢复了正常听力。

    据悉,阿拉斯泰尔-怀特2006年因流行性腮腺炎而导致左耳完全失去听力,听力受损是腮腺炎的一种普遍副作用,通常都是暂时性的。但是医生告诉怀特他将永久性地失去听力,对此无能为力。

    怀特并未对此灰心,他转诊至曼彻斯特皇家医院,在这里医生告诉他可以在皮肤里植入一个高科技仿生耳。28岁的怀特现已成为英国首位植入“仿生耳”的患者,植入手术经历了90分钟,术后一个小时怀特便完全恢复了听力。

    这种植入设备叫做“骨桥植入器”,具有两个组件:耳朵皮肤之下的植入物和接收声波的音频处理器。声音信息可穿过皮肤,音频处理器受植入器控制,将声音信息传送至骨骼和内耳,从而使患者恢复听力。

    目前,全球也有其它一些听力植入装置,但是它们都不灵敏,不可能有效地工作。

稿件发布与内容纠错:18309209791

行风监督电话:15529092222

创意策划与直播服务:15667159999

违法与不良信息举报:kjw@kjw.cc 029-89696369

回顶部
关于我们| 网站地图 | | 新浪微博| 全国地市频道加盟热线:15529092222

Copyright © 2018 科教网(中国)All rights reserved   陕ICP备18015870号-1

科教网 - 中国科教产业第一门户网