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西媒:复旦大学研发人工视网膜

【欧洲时报付启明编译】中国科学家团队利用一种稀有的元素——碲(Te),成功研发出一种新型人工视网膜,在治疗遗传性失明方面取得了潜在的革命性突破。

《机密报》报道,这种技术不仅能帮助失明动物重获视力,还使它们具备常规视觉系统无法实现的能力:感知红外光。这项研究由上海复旦大学集成电路与微电子学院的研究员王水源领导,于5月5日在权威期刊《科学(Science)》发表。研究成果为治疗人类失明,特别是患有退行性视网膜疾病的患者开辟了一条充满前景的新途径。

碲是一种银白色的类金属元素,碲的密度为6.24g/cm3,熔点为449.51°C,并呈现出一种六方晶体结构,这种结构赋予了它卓越的半导体特性。

碲拥有光电特性,能在无需电池的情况下,将可见光及红外辐射转化为电能,这种特性使其成为理想的光电材料。而碲在地壳中极为稀有,其稀有程度可与铂金相媲美。根据美国地质调查局的数据,2024年中国碲产量约占全球总量的76%,约750吨。

王水源的团队通过化学气相沉积法制造出厚度仅为150纳米的碲纳米线(TeNWN)——比人类头发细十倍,并精确控制其生长,形成了功能类似于视网膜纳米支架的碲纳米线网络。这些纳米线网络可产生高达每平方厘米30安培的电流,是迄今为止记录到的所有视网膜假体材料中的最高值,并能响应从可见光到近红外光谱中1550纳米的波长,远远超过此前方法的范围。

当研究人员将这种装置植入基因性失明的小白鼠后,仅一天时间,小白鼠便恢复了瞳孔反射及定位光源的能力。在模式识别测试中,植入了碲纳米线的小白鼠不仅恢复了正常视力,在检测红外光方面甚至超过了健康小白鼠。

耶鲁大学生物与人类学家、美国科学促进会会员爱德华多·费尔南德斯(Eduardo Fernandez)在同期的《科学》杂志的评论文章中表示:“植入的小鼠检测红外光的正确率约为67%,而正常小鼠仅为12%”。

此项技术的革命性之处在于其简便性与生物相容性。不同于传统需要外部电源、摄像头及笨重控制模块的视网膜假体,基于TeNWN的装置可自主工作,无需外部能源,仅需通过简单的微创且可逆的视网膜手术即可实现视力恢复。经长期实验表明,在盲猴体内植入这种装置未引发任何并发症,并表现出极佳的长期生物相容性。更为令人惊讶的是,当研究人员将该装置植入视力正常的猕猴时,它在不影响正常视力的同时增强了动物对红外光的敏感度,这为未来人类视觉能力的突破提供了可能。

全球约有2亿人患有严重的视网膜疾病或失明,这项突破性的进展有望为他们提供巨大的改善。特别对于患有如黄斑变性等严重眼疾的患者来说,这种能够看到红外光的新能力,原则上将帮助他们在弱光或黑暗环境中获得更好的视觉表现。

2023年,复旦大学同一研究团队开发了首款由二氧化钛纳米线阵列制成的人工视网膜,已在失明的小鼠和非人类灵长类动物模型中成功恢复视觉功能。目前,这种基于二氧化钛纳米线的临床试验已在复旦大学附属医院进行。不过,关于TeNWN纳米线的临床试验,目前尚无具体的人体试验计划信息。

在战略和经济层面,中国在碲元素生产领域的主导地位具有重大意义。2025年2月,为回应特朗普政府实施的关税措施,中国宣布对碲和其他尖端技术与军事用途元素实施新的出口限制。碲元素在半导体热电冷却、太阳能电池、红外探测器等战略性新兴产业中具有日益重要的作用,尤其在制造碲化镉(CdTe)太阳能电池方面发挥关键作用。根据预测,到2050年全球碲需求量将达到8782至12957吨,其中光伏产业将成为主要推动力。这次医学领域的突破,无疑将进一步提高碲的战略重要性,巩固中国在全球相关供应链中的关键地位。

(编辑:李璟桐)

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