2025年6月,国际顶级学术期刊《科学》杂志刊登了一项突破性成果——国内科学家团队成功研发出全球首款碲纳米线视网膜假体(TeNWNs),并帮助一位因视网膜变性失明10年的患者重见光明。这项技术不仅标志着人类在仿生视觉领域迈出关键一步,更让全球2亿因视网膜疾病致盲的患者看到了希望。从以色列的人工角膜到英国的仿生机器眼,再到国内的纳米级突破,仿生眼技术正以惊人的速度改写“光明”的定义。
2025年6月6日,复旦大学附属眼耳鼻喉科医院的手术室内,一场改变命运的手术正在进行。主刀医生王教授将一枚厚度仅30微米的碲纳米线假体植入患者视网膜下方——这一区域原本布满凋亡的感光细胞。手术仅持续45分钟,当患者术后首次摘下眼罩时,他颤抖着说出:“我看见了灯光……还有医生的白大褂!”
这一场景与2021年以色列的全球首例人工角膜移植手术形成跨越时空的呼应。彼时,78岁的贾马尔·弗拉尼在植入CorNeat Vision公司研发的KPro人工角膜后,术后即刻认出家庭成员并阅读文字。而国内的突破更进一步:碲纳米线假体直接替代了视网膜中死亡的光感受器,通过光电流激活神经细胞,绕过传统技术中“摄像头-电极-大脑”的复杂信号转换链条。
传统仿生眼技术分为两大路径:
体外设备+电极刺激:如澳洲Bionic Vision Technologies的第二代仿生眼,通过眼镜摄像头捕捉图像,经腰带处理器转换为电信号,刺激视网膜剩余细胞。
脑机接口直连:如Neuralink的“盲视”技术,将电极植入视觉皮层,用电子脉冲模拟神经信号。
这些方案存在显著局限:前者依赖外部设备且分辨率低,后者需开颅手术风险极高。而国内团队开发的TeNWNs视网膜假体实现了三大突破:
超薄结构:厚度仅3微米,仅为传统人工视网膜的1/10,通过微创手术植入视网膜下腔,减少组织损伤。
仿生材料:采用碲纳米线网络,其光电特性与天然视锥细胞高度相似,可直接将光信号转化为神经电信号。
自融合机制:多孔结构引导成纤维细胞和胶原蛋白自然包裹,术后4周即实现长期性生物整合。
在2025年《科学》论文中,研究团队公布了震撼数据:
视觉敏锐度:患者术后视力恢复至0.05(国际标准盲为<0.02),可辨识5米内人脸轮廓。
功能提升:从完全失明到能独立完成穿衣、进食等日常活动,生活质量评分提升82%。
安全性:12个月随访显示无排斥反应,97%的纳米线保持功能活性。
对比2024年英国曼彻斯特的仿生机器眼移植案例——80岁患者术后仅能分辨横竖斜线,国内技术已实现从“感知光影”到“识别物体”的跨越。
CorNeat Vision公司的KPro人工角膜开创了无需供体组织的先河。其核心创新在于:
仿生裙边设计:多孔结构模拟细胞外基质,诱导组织自然生长,实现长期性融合。
超快手术:全程仅需45分钟,较传统角膜移植缩短80%时间。
广泛适用性:已帮助全球37个国家超2000名患者复明,包括角膜瘢痕、圆锥角膜等复杂病例。
2024年9月,曼彻斯特皇家眼科医院完成全球首例仿生机器眼移植治疗老年性黄斑变性。该技术特点包括:
微型摄像系统:眼镜上的摄像头实时捕捉图像,通过无线传输至植入视网膜的60电极阵列。
智能信号处理:AI算法优化图像对比度,补偿视网膜病变导致的信号衰减。
临床效果:患者术后可识别门框、台阶等简单图形,导航能力显著提升。
Bionic Vision Technologies的第二代仿生眼专攻视网膜色素变性等遗传疾病,其优势在于:
高密度电极:192个电极点提供更精细的视觉刺激,分辨率达传统设备的3倍。
长期稳定性:2.7年随访显示97%电极持续工作,远超行业平均水平。
生活赋能:患者可独立完成购物、使用ATM等复杂任务,重新融入社会。
TeNWNs项目的成功源于2017年启动的跨学科协作:
材料科学:复旦大学周鹏团队研发出碲纳米线合成工艺,突破纳米材料生物相容性难题。
神经工程:中科院上海技物所胡伟达团队构建光-电-神经信号转换模型,优化刺激参数。
临床医学:复旦大学附属眼耳鼻喉科医院张嘉漪团队建立微创植入手术规范,将并发症发生率控制在0.3%以下。
为加速技术转化,国内建立了完整的支持体系:
审评绿色通道:国家药监局将仿生眼纳入创新医疗器械特别审批程序,审批周期缩短60%。
医保覆盖探索:上海率先试点将仿生眼植入纳入医保支付范围,患者自付比例降至30%。
产学研联盟:由复旦大学牵头,联合12家三甲医院、8家科技企业成立“国内仿生视觉创新联盟”,推动技术标准化。
分辨率跃升:第三代TeNWNs计划将电极密度提升至10万/mm²,接近人眼视锥细胞密度。
色彩感知:通过多波长纳米线阵列,实现红、绿、蓝三色视觉重建。
动态适应:集成光感传感器,自动调节刺激强度以适应不同光照环境。
据Market Research Future预测,2030年全球仿生眼市场规模将达127亿美元,年复合增长率21.3%。国内凭借技术领先性和制造优势,有望占据40%市场份额。
医疗公平:TeNWNs单次手术成本控制在5万元人民币以内,仅为脑机接口方案的1/10。
老龄化应对:在国内60岁以上黄斑变性患者超3000万的背景下,仿生眼技术将成为重要的社会支持体系。
人机融合:随着技术成熟,未来可能衍生出“超视觉”应用场景,如红外感知、微光成像等。
从2021年以色列患者重读文字,到2024年英国老人分辨线条,再到2025年国内方案实现物体识别,仿生眼技术正以每年一个里程碑的速度进化。当78岁的贾马尔在术后拥抱家人,当80岁的弗林在花园修剪玫瑰,当国内的患者优先次看清孙女的笑脸,这些瞬间定义了科技的温度——它不仅是冰冷的代码与金属,更是人类对光明永恒的追求。正如《科学》杂志评审专家所言:“这项研究重新定义了‘看见’的含义,它让失明成为一种可以选择治愈的疾病。”