孫芯蕓 科技日報記者 王春

生活在黑暗中的盲人所忍受的痛苦，正常人無法體會。新一代視覺假體的誕生有望讓后期致盲的人群“看”到了復明的希望。科幻電影中憑借紅外視覺鎖定目標的“超視覺”已在實驗室中照進現實。

經過7年攻關，復旦大學集成電路與微納電子創新學院周鵬/王水源團隊、腦科學研究院張嘉漪/顏彪團隊聯合中國科學院上海技術物理研究所胡偉達團隊合作開發出全球首款光譜覆蓋范圍極廣（470—1550納米，從可見光延伸至近紅外Ⅱ區）的視覺假體。該假體無須依賴任何外部設備，即可使失明動物模型恢復可見光視覺能力，還能賦予動物感知紅外光，甚至識別紅外圖案的“超視覺”功能。6月6日，相關成果發表于《科學》雜志。

打開“超越”生理極限的感知之窗

人類視覺受限于視網膜感光細胞的天然光譜范圍（380—780納米）。而全球超2億的視網膜變性患者，連這有限的“光明”也被剝奪。

此次發表于《科學》的研究中，復旦聯合技物所科研團隊另辟蹊徑，研制出碲納米線網絡（TeNWNs）視網膜假體。從原理上講，TeNWNs假體植入眼底后，可在視網膜中替代凋亡的感光細胞接收光信號，并將其轉化為電信號。在光的照射下，它能高效產生微電流，直接激活視網膜上尚存活的神經細胞。

“國際上有些類似的視覺修復的研究，采用光電二極管的技術路徑，植入之后在腦部還需要安裝額外的互連線以及供電模塊和攝像頭等，技術路線比較繁雜。同時，還會受制于光電轉化的限制。”復旦大學集成芯片與系統全國重點實驗室青年研究員王水源介紹說。TeNWNs突破了這些傳統的技術局限，這種完全自供電、無須外接設備的特性，成功讓實驗室里的失明小鼠重新獲得了對可見光的感知能力。該器件首次實現了國際上光譜覆蓋最寬的視覺重建與拓展，范圍橫跨可見光至近紅外Ⅱ區。

更令人振奮的是，團隊在非人靈長類動物（食蟹猴）模型上的實驗也驗證了該假體的有效性。植入半年后，動物模型均未觀察到任何不良排異反應，這將為后續推進臨床應用轉化奠定了重要基礎。

除了恢復可見光的視覺，TeNWNs視網膜假體還能讓使用者“看見”更長波長的紅外光，能夠精確定位940納米和1550納米的紅外光源。“紅外光晚上是全天候的，這意味著失明小鼠裝了這個材料后，晚上也能看見東西。這是一項開放性的研究。”周鵬說。這種融合了“仿生修復”與“功能拓展”的雙重特性，既規避了侵入性腦部手術的風險，又突破了人類天然視覺的物理極限。

醫工交叉照亮“復明之路”

“我們前期主要聚焦高能效的神經形態仿生器件和電路研究，在5年前開始逐漸轉型，來探索其真正可以落地的應用，而醫工交叉的生物電子正是我們認為最具應用希望和價值的場景。”王水源說。

記者在現場看到密布碲納米線網絡的樣品。王水源解釋說，“我們會用激光把它切割成尺寸合適的塊狀，然后由醫院合作團隊進行視網膜下眼底植入”。

成果臨床轉化還有很長的路要走。其原因在于眼球、大腦視皮層等處的結構十分精細，且實施手術的區域非常有限。后續開展動物相關的實驗、倫理驗證都在探索中。目前團隊依托復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院，已著手深入研究視覺假體與視網膜的高效耦合機制。

“能否做個器械植入到動物的眼睛，利用人工材料來實現生物感光的作用？”復旦大學腦功能與腦疾病全國重點實驗室/腦科學研究院/附屬眼耳鼻喉科醫院研究員張嘉漪帶著這一科學構想，帶領團隊在“盲人復明”相關研究領域展開了長達10年的探索。

2023年，張嘉漪跨學科合作研究團隊在國際上首次基于納米材料成功開發了第一代人工光感受器，這也是本次研究的前身。相關成果發表于《自然—生物醫學工程》，獲批發明專利2項。

張嘉漪介紹，團隊的研究策略是雙軌并行：除了開發人工光感受器等生物假體材料進行生物替代，也在同步探索針對失明的基因治療手段。“在疾病早期階段，可以嘗試基因治療等生物干預；到了晚期，若感光細胞已凋亡且缺乏生物靶點，則可以采用假體進行替代。”她指出，這兩種路徑相輔相成，有望覆蓋更多處于不同疾病階段的失明患者。

新成果將有望改寫“人造視覺”技術規則。未來，患者不再需要笨重的VR眼鏡和平臺充電，僅需一次微創且可逆的視網膜下眼底植入，即可重獲可見光視覺，并增強擴展至紅外感知范圍。新一代視覺假體技術不僅讓失明者重見光明，更是為人類打開了一扇超越生命極限的感知之窗。