視網膜退行性疾病（如視網膜色素變性、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膜中的感光細胞——視桿細胞和視錐細胞——逐漸凋亡，而視網膜內的雙極細胞、神經節細胞等其他神經元仍保留功能。

因此，修復視網膜上退化的感光細胞，成為讓失明者重見光明的關鍵。目前，恢復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，現有的視網膜假體依賴外部電源或外置攝像頭等設備，存在分辨率低、手術風險高、長期生物相容性差等問題。如何開發一種無需外部電源、生物相容性良好且能同時恢復可見光與紅外視覺的技術，成為科學界亟待解決的難題。

在一篇今天剛剛上線的研究論文中，來自復旦大學與中國科學院上海技術物理研究所的聯合研究團隊發表了一項里程碑成果：他們設計了一種基于碲納米線網絡（TeNWNs）的視網膜假體，能夠將可見光和近紅外二區的光線轉化為電信號。這項技術成功在失明動物模型中恢復了基礎視覺功能，甚至拓展了紅外感知能力，為全球超2億視網膜退化患者帶來光明的希望。

在最新研究中，聯合團隊首先在材料選擇上下足了功夫。他們經過大量篩選，最終選定碲這種半導體元素來構建納米線網絡。碲具有獨特的窄帶隙和高光吸收率，能夠響應從可見光到近紅外二區（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。碲納米線網絡在植入視網膜下空間后，直接替代退化的感光細胞，可以在無需外加電壓的情況下將光信號直接轉化為強光電流，激活視網膜殘留的雙極細胞和神經節細胞。此外，由于這款視網膜假體厚度極薄，因此只需要一次微創且可逆的視網膜下手術實現植入。

在動物實驗中，碲納米線網絡展現出了優異的效果。研究團隊首先在遺傳性失明小鼠模型中進行了測試。這些小鼠的視網膜感光細胞已經完全退化，但在植入視網膜假體后，它們恢復了瞳孔對光反射，同時視網膜神經節細胞在可見光和近紅外光刺激下均表現出強烈的電信號，并通過視神經傳遞至視覺皮層，引發相應的神經活動。

在行為學測試中，植入這種假體的失明小鼠在光源定位任務中表現顯著優于對照組，正確率達到67.5%，接近正常小鼠78.3%的水平。而在圖案識別測試中，這些小鼠區分三角形與圓形光斑的正確率超過60%。此外，通過水獎勵訓練，它們還學會了將光刺激與獎勵聯系起來，表現出接近正常小鼠的學習能力。值得注意的是，這些視覺功能的恢復是在遠低于臨床安全標準的光照強度下實現的，顯示出該技術良好的應用安全性。

▲小鼠在光源定位任務中的表現對比（視頻來源：參考資料[1]）

為了進一步驗證這一技術的效果，研究團隊還在食蟹猴中進行了實驗。結果顯示，植入的碲納米線網絡在112天的觀察期內保持穩定，沒有引起明顯的炎癥反應或視網膜損傷。此外，植入眼在保持正常可見光視覺的同時，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強度顯著高于未植入眼。這些實驗結果證實，該技術不僅能夠恢復喪失的視覺功能，還能擴展視覺感知范圍。

▲研究示意圖（圖片來源：參考資料[1]）

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

當然，這項技術要真正應用于臨床還需要克服一些挑戰，比如需要進一步驗證其在更長時期內的穩定性，提高空間分辨率以適應更復雜的視覺任務，以及優化生產工藝以降低成本等。期待隨著后續研究的深入，這一技術將成為改寫視力修復方式的重要里程碑。

復旦大學集成芯片與系統全國重點實驗室/集成電路與微納電子創新學院周鵬、王水源，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張嘉漪，中國科學院上海技術物理研究所、紅外科學與技術全國重點實驗室胡偉達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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