复旦大学集成电路与微纳电子创新学院教授周鹏、青年研究员王水源团队,脑科学研究院研究员张嘉漪、副研究员颜彪团队,联合中国科学院上海技术物理研究所研究员胡伟达团队,开发出全球首款光谱覆盖范围极广的视觉假体,该假体无需依赖任何外部设备,即可使失明动物模型恢复可见光视觉能力,还能赋予动物感知红外光甚至识别红外图案的“超视觉”功能。6月6日,相关研究发表于《科学》。
当前,全球有超过2亿的视网膜变性(感光细胞死亡)患者,无法看到多彩的世界。近年来,学术界一直在探索通过人工的方法进行视觉修复,如利用光电二极管的技术路线制备可植入的视网膜假体。但该方法制备工艺十分复杂,且感知的光谱波段范围有限。
经过反复的摸索和尝试,研究团队找到了当前合适的材料,并研制出碲纳米线网络(TeNWNs)视网膜假体。TeNWNs假体是一种自供电的器件,在光照后即可自发形成光电流,因此无需外接设备,大幅降低了生物侵入性。当TeNWNs假体植入眼底后,可在视网膜中替代凋亡的感光细胞接收光信号,并将其转化为电信号,进而直接激活视网膜上尚存活的神经细胞。
同时,TeNWNs假体融合了“仿生修复”与“功能拓展”的双重特性,其光谱覆盖范围为470-1550纳米,横跨可见光至近红外II区。通过一次微创且可逆的视网膜下植入手术,不仅可以修复可见光视觉,还能将视觉感知拓展至特定红外波长范围。
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在成功让实验室里的失明小鼠重新获得对可见光感知能力的基础上,研究团队进一步在非人灵长类动物(食蟹猴)模型上进行了验证。值得一提的是,植入半年后,动物模型均未观察到任何不良排异反应。目前,团队已着手深入研究视觉假体与视网膜的高效耦合机制。(来源:中国科学报 江庆龄)
相关论文信息:http://doi.org/10.1126/science.adu2987