視網(wǎng)膜退行性疾?。ㄈ缫暰W(wǎng)膜色素變性、老年性黃斑變性）是不可逆視力喪失的主要原因。這些疾病的共同特征是視網(wǎng)膜中的感光細(xì)胞——視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞——逐漸凋亡，而視網(wǎng)膜內(nèi)的雙極細(xì)胞、神經(jīng)節(jié)細(xì)胞等其他神經(jīng)元仍保留功能。

因此，修復(fù)視網(wǎng)膜上退化的感光細(xì)胞，成為讓失明者重見光明的關(guān)鍵。目前，恢復(fù)失明者視力的療法往往面臨著諸如電干擾或缺乏長期療效等障礙。例如，現(xiàn)有的視網(wǎng)膜假體依賴外部電源或外置攝像頭等設(shè)備，存在分辨率低、手術(shù)風(fēng)險高、長期生物相容性差等問題。如何開發(fā)一種無需外部電源、生物相容性良好且能同時恢復(fù)可見光與紅外視覺的技術(shù)，成為科學(xué)界亟待解決的難題。

在一篇今天剛剛上線的研究論文中，來自復(fù)旦大學(xué)與中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所的聯(lián)合研究團(tuán)隊發(fā)表了一項里程碑成果：他們設(shè)計了一種基于碲納米線網(wǎng)絡(luò)（TeNWNs）的視網(wǎng)膜假體，能夠?qū)⒖梢姽夂徒t外二區(qū)的光線轉(zhuǎn)化為電信號。這項技術(shù)成功在失明動物模型中恢復(fù)了基礎(chǔ)視覺功能，甚至拓展了紅外感知能力，為全球超2億視網(wǎng)膜退化患者帶來光明的希望。

在最新研究中，聯(lián)合團(tuán)隊首先在材料選擇上下足了功夫。他們經(jīng)過大量篩選，最終選定碲這種半導(dǎo)體元素來構(gòu)建納米線網(wǎng)絡(luò)。碲具有獨特的窄帶隙和高光吸收率，能夠響應(yīng)從可見光到近紅外二區(qū)（480-1550納米）的廣泛光譜，這也是目前最廣譜的視覺光感重建波段。碲納米線網(wǎng)絡(luò)在植入視網(wǎng)膜下空間后，直接替代退化的感光細(xì)胞，可以在無需外加電壓的情況下將光信號直接轉(zhuǎn)化為強(qiáng)光電流，激活視網(wǎng)膜殘留的雙極細(xì)胞和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。此外，由于這款視網(wǎng)膜假體厚度極薄，因此只需要一次微創(chuàng)且可逆的視網(wǎng)膜下手術(shù)實現(xiàn)植入。

在動物實驗中，碲納米線網(wǎng)絡(luò)展現(xiàn)出了優(yōu)異的效果。研究團(tuán)隊首先在遺傳性失明小鼠模型中進(jìn)行了測試。這些小鼠的視網(wǎng)膜感光細(xì)胞已經(jīng)完全退化，但在植入視網(wǎng)膜假體后，它們恢復(fù)了瞳孔對光反射，同時視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞在可見光和近紅外光刺激下均表現(xiàn)出強(qiáng)烈的電信號，并通過視神經(jīng)傳遞至視覺皮層，引發(fā)相應(yīng)的神經(jīng)活動。

在行為學(xué)測試中，植入這種假體的失明小鼠在光源定位任務(wù)中表現(xiàn)顯著優(yōu)于對照組，正確率達(dá)到67.5%，接近正常小鼠78.3%的水平。而在圖案識別測試中，這些小鼠區(qū)分三角形與圓形光斑的正確率超過60%。此外，通過水獎勵訓(xùn)練，它們還學(xué)會了將光刺激與獎勵聯(lián)系起來，表現(xiàn)出接近正常小鼠的學(xué)習(xí)能力。值得注意的是，這些視覺功能的恢復(fù)是在遠(yuǎn)低于臨床安全標(biāo)準(zhǔn)的光照強(qiáng)度下實現(xiàn)的，顯示出該技術(shù)良好的應(yīng)用安全性。

▲小鼠在光源定位任務(wù)中的表現(xiàn)對比（視頻來源：參考資料[1]）

為了進(jìn)一步驗證這一技術(shù)的效果，研究團(tuán)隊還在食蟹猴中進(jìn)行了實驗。結(jié)果顯示，植入的碲納米線網(wǎng)絡(luò)在112天的觀察期內(nèi)保持穩(wěn)定，沒有引起明顯的炎癥反應(yīng)或視網(wǎng)膜損傷。此外，植入眼在保持正?？梢姽庖曈X的同時，增加了對940納米紅外光的感知能力，檢驗顯示其對紅外光的反應(yīng)強(qiáng)度顯著高于未植入眼。這些實驗結(jié)果證實，該技術(shù)不僅能夠恢復(fù)喪失的視覺功能，還能擴(kuò)展視覺感知范圍。

▲研究示意圖（圖片來源：參考資料[1]）

與現(xiàn)有技術(shù)相比，最新研究中基于碲納米線網(wǎng)絡(luò)的視網(wǎng)膜假體具有一系列顯著優(yōu)勢，包括覆蓋的光譜范圍更廣、不需要外部電源或復(fù)雜的輔助設(shè)備、具有良好的生物相容性等。這些特性使其在臨床轉(zhuǎn)化方面具有獨特潛力，不僅有望用于治療視網(wǎng)膜退行性疾病，還可能為特殊場景下的視覺增強(qiáng)提供新思路。

當(dāng)然，這項技術(shù)要真正應(yīng)用于臨床還需要克服一些挑戰(zhàn)，比如需要進(jìn)一步驗證其在更長時期內(nèi)的穩(wěn)定性，提高空間分辨率以適應(yīng)更復(fù)雜的視覺任務(wù)，以及優(yōu)化生產(chǎn)工藝以降低成本等。期待隨著后續(xù)研究的深入，這一技術(shù)將成為改寫視力修復(fù)方式的重要里程碑。

復(fù)旦大學(xué)集成芯片與系統(tǒng)全國重點實驗室/集成電路與微納電子創(chuàng)新學(xué)院周鵬、王水源，腦功能與腦疾病全國重點實驗室/腦科學(xué)研究院/附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院張嘉漪，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所、紅外科學(xué)與技術(shù)全國重點實驗室胡偉達(dá)為論文共同通訊作者。

參考資料：

[1] Shuiyuan Wang et al., Tellurium nanowire retinal nanoprosthesis improves vision in models of blindness. Science (2025). DOI: 10.1126/science.adu2987

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