从“复明”到“超视觉”迈出关键一步:复旦团队研发广谱视网膜假体实现动物实验验证

视觉障碍是困扰全球的重大健康问题。

据统计,全球超过两亿人因视网膜感光层病变或退化而失明,他们的视觉通路因感光细胞失效而陷入"断路"状态。

长期以来,国际科学界为攻克这一难题付出了持续努力,但距离真正实现复明的目标仍有相当距离。

复旦大学集成电路与微纳电子创新学院、绍芯实验室与脑科学研究院联合中国科学院上海技术物理研究所组成的研发团队,经过七年集中攻关,成功研制出全球首款光谱覆盖范围极广的视觉假体。

这项突破性成果近日以《碲纳米线视网膜假体增强失明视觉》为题发表在国际顶级学术期刊《科学》上,在视觉修复领域引起广泛关注。

从医学原理看,人类视觉形成的过程是感光细胞捕捉可见光,视觉系统将光信号转化为电信号,进而传输到大脑形成视觉感知。

失明患者的核心问题在于感光细胞失灵,导致这一通路中断。

此前国际上已有相关探索取得进展,美国斯坦福医学院研发的PRIMA视网膜植入系统让患者重新获得阅读和识别形状的能力;马斯克旗下公司Neuralink的脑机接口技术通过在大脑视觉皮层植入芯片来绕过受损眼睛。

然而这些方案普遍存在两大制约因素:一是需要外接电源和外戴设备辅助,患者维护保养成本高;二是视觉恢复质量有限,难以满足日常生活需求。

复旦团队的创新之处在于找到了最优的芯片材料。

论文第一作者、博士生导师王水源介绍,团队经过大量研究论证,确定碲作为窄带隙半导体材料具有独特优势。

通过进一步优化研制,他们成功制成碲纳米材料,实现了当前已知二维半导体体系中最高的光电流密度输出。

更为关键的是,碲纳米材料的光感重建波段范围达到国际最广,可横跨可见光至近红外二区(波长1550纳米),突破了人类天然视觉的物理极限。

这意味着患者植入该芯片后,不仅能恢复正常的可见光视觉,还能像红外成像仪一样在黑暗中清晰看到物体。

相比既有方案,该视觉假体的最大优势是实现了完全自主工作。

患者在光照条件下,视网膜残存神经元可被芯片即时激活,无需任何外部装置支持,仅需接受一次微创、可逆的视网膜下植入手术,便能同时实现仿生修复与功能拓展。

研发团队已通过严格的生物学实验验证了这些优势。

在失明小鼠模型上的实验结果表明,植入碲纳米芯片的失明动物成功恢复了可见光视觉能力,并获得了感知红外光的"超视觉"功能。

这些基础研究成果为进一步的临床转化奠定了坚实基础。

虽然前景令人期待,但从基础研究到临床应用仍需经历严格的转化过程。

研发团队目前正在积极推进相关工作,包括进一步优化芯片设计、完善生物兼容性评估、建立更完整的动物模型验证等。

业内专家认为,如果后续临床试验顺利推进,这项技术有望在未来五到十年内进入临床应用阶段,为全球数百万失明患者带来重获光明的希望。

从追赶国际先进到领跑技术前沿,这项突破折射出我国科研攻关模式的深刻变革。

通过打破学科壁垒、整合基础研究与工程转化,中国科学家正将更多"不可能"变为"可能"。

当科技突破与民生需求同频共振,我们不仅见证着医学奇迹的诞生,更看到"健康中国"战略下,自主创新如何切实转化为人民福祉。

未来,随着脑机接口、基因治疗等技术的协同发展,人类战胜残疾的征程或将迎来新的里程碑。