发布日期:2025-09-08 04:10 点击次数:51
当失明小鼠第一次对光产生瞳孔反射,兴奋地在实验笼中奔跑时,复旦大学的科研团队知道,他们朝着人类对抗失明的目标迈出了关键一步。

这项发表在世界顶级期刊《科学》上的成果,源于一种比头发丝细几千倍的特殊材料——科学家将其植入盲鼠视网膜下,它能像“人造感光细胞”一样接收光线,并转化为大脑可读取的电信号,让原本陷入黑暗的小鼠重获视觉感知。
而这束小鼠眼中的光,更是无数失明患者心中的希望之光。

负责这项研究的王水源团队,多年来始终致力于解决一个核心问题:如何让人工材料像生物组织一样“实时感知世界”。在实验室的特殊测试设备中,光源发出特定波长与强度的光,照射在各类材料样品上。

其中,一类能将光能转化为电流的材料成为研究焦点——巧合的是,电信号正是大脑神经细胞的“通用语言”。理论上,只要材料能稳定产生电流,就能搭建起“光-电-神经”的传导通路,帮助失明者重建视觉。
但现实远比理论复杂:多数材料仅能响应高能量的蓝紫光,对红光、红外光等低能量光线“视而不见”,无法还原五彩斑斓的真实世界。因此,找到一种能覆盖广谱光线、且在弱光下也能产生强电流的材料,成为整个研究中最具挑战性的难关。

7年前,当团队提出用特殊金属“d”研发纳米线材料的想法时,就敏锐地意识到其潜力。这种金属的独特之处在于,只需极少能量就能产生光电效应。科研人员将其制成纳米尺度的螺旋链,再通过掺杂元素、制造原子空缺等方式提升光电性能,最后将无数纳米线纵横交错铺成平面,表面镀上几纳米厚的金属膜——一种接近理想的植入材料就此诞生。
在此之前,全球科学家历经30多年探索,尝试过无数材料体系,都未能突破现有光感波段的限制。而复旦团队改良的d纳米线结构,不仅实现了国际上最广谱的视觉光感重建(覆盖可见光至近红外光),电流强度也提升数倍,达到了有效激活神经细胞的标准。

材料研发成功只是第一步,要在生物体内发挥作用,还需跨越“实验室到生命体”的鸿沟。7年间,王水源团队源源不断地将材料寄往合作的医学院,由姜成勇团队负责动物实验。生物学研究周期漫长,每一次材料测试都需耐心等待。“寄过来10片材料,能有一两片达到预期效果就很不错了。”姜成勇说。
这些“十里挑一”的材料,还要经过纯手工加工——早期尝试的激光切割会因高温导致材料脱落,团队最终选择用美工刀,将材料切成0.8×1毫米的微小尺寸(比不到2毫米的小鼠眼球还要小)。“手工操作虽然原始,但对材料损伤最小,也能保证普通外科医生未来可操作,毕竟复杂的植入方式会限制临床应用。”

姜成勇团队共为35只盲眼小鼠植入材料,其中28只展现出显著的视觉恢复效果——它们不仅能对光产生瞳孔反应,大脑电波还显示,其视觉感知足以辨别图形,而非模糊的光影。然而,从实验成功到论文发表,团队又花了两年时间。
连续两个春节,科研人员都坚守在实验室:去年春节忙着训练小鼠的视觉行为,让它们通过辨别三角形和圆形获取水源,以此验证视觉感知的稳定性(一旦中断训练,小鼠就会“遗忘”);今年春节则全力应对论文修回,补充对照实验数据,并延长安全性评估周期——在小鼠体内的植入测试持续到两个月,在猴子体内更是超过8个月,只为确保材料的长期安全性。
这项研究中还包含了珍贵的灵长类动物实验数据,这为未来的人类临床试验奠定了基础。但团队始终保持谨慎:“临床应用不能急,必须先在小动物、大动物身上充分验证安全性和有效性,还要完成长期病理、毒理测试。”
如今,该技术的300多例植入患者中,多数假体在两三年内停止开发,患者面临后续维护无门的困境。

相比之下,复旦团队研发的人工视网膜属于“无源”设计,无需外部设备支撑,稳定性和安全性更具优势。“国内在无源人工视网膜领域,我们走在前列,但要实现临床应用还需一步步来。”团队成员表示,当前的技术仍有提升空间——失明患者即使植入材料,其视觉的对比敏感度、空间分辨率仍与正常人有差距,未来还需解决硅基材料与碳基生物组织的“信息对接”难题,帮助大脑更好地适应人工视觉信号。
不久前,团队收到一封特殊的挂号信:一位失明20多年、年过80的上海老人,在得知研究成果后,主动提出愿意成为临床试验志愿者。“这封信我一直放在书包里,对我触动很大。”姜成勇说。虽然目前人体临床试验尚未启动,但老人的期待让团队更加坚定:“我们的研究不只是为了发表论文,更希望真正造福人类,为失明患者带来高质量的生活。”

从实验室里的一次次试错,到盲鼠眼中的第一束光,再到灵长类动物实验的突破,复旦团队用7年时间,在人工视网膜领域点亮了一盏新灯。
这盏灯不仅照亮了失明小鼠的“鼠生”,更照亮了人类对抗失明的未来之路——或许在不久的将来,更多失明者能通过这项技术,重新看见蓝天、花朵,以及身边人的笑脸。