科幻电影中凭借红外视觉锁定目标的“超视觉”已在实验室中照进现实。装入视觉假体和业众，可以感知红外光，甚至拥有“超功能”，来自上海复旦大学医工交叉成果近日获国际同行高度关注。
复旦大学传出消息：该校集成电路与微纳电子创新学院周鹏/王水源团队、脑科学研究院张嘉漪/颜彪团队，联合中国科学院上海技术物理研究所胡伟达团队合作，开发出全球首款光谱覆盖范围极广（470-1550nm，从可见光延伸至近红外二区）的视觉假体。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。北京时间今晨2点，相关成果以《碲纳米线视网膜假体增强失明视觉》为题刊于全球顶刊《科学》。
除了可见光，还将突破人类视觉物理极限
人类“可见光”是指视网膜可感知的光谱范围（380-780nm），全球有超2亿的视网膜变性（感光细胞死亡）患者失去光明。如何为这些人群复明，始终是科学家们的研究重点。
复旦大学脑功能与脑疾病全国重点实验室/脑科学研究院/附属眼耳鼻喉科医院研究员张嘉漪介绍：针对复明的研究策略中分两条路径，除了研究基因治疗手段外，开发生物假体材料（如人工光感受器）进行生物替代也是关键。
此次发表于《科学》的成果中和业众，复旦联合技物所科研团队研制出碲纳米线网络（TeNWNs）视网膜假体。该器件光电流密度达到当前已知体系的最高水平，并首次实现了国际上光谱覆盖最宽的视觉重建与拓展，范围横跨可见光至近红外II区。
假体能有什么用？周鹏言简意赅解释：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。在光的照射下，它能高效产生微电流，直接激活视网膜上尚存活的神经细胞。
TeNWNs修复和增强盲人视觉示意图及作用机制
TeNWNs光电流密度和光谱范围
“完全自供电、无需外接设备”的特性，成功让实验室里的失明小鼠重新获得对可见光的感知能力。目前团队已在非人灵长类动物（食蟹猴）模型上的实验验证了假体的有效性，正在着手深入研究视觉假体与视网膜的高效耦合机制。
备受震撼的是和业众，TeNWNs 视网膜假体除了恢复可见光视觉，还能让使用者“看见”红外光，可精确定位940nm和1550nm的红外光源。仅需一次微创且可逆的视网膜下植入手术，假体不仅能修复可见光视觉，更能将视觉感知拓展至红外波长范围。
复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室青年研究员王水源表示，这种融合仿生修复、功能拓展的双重特性，规避了侵入性脑部手术的风险，又突破了人类天然视觉的物理极限，未来有望为人类打开一扇超越生理极限的“感知之窗”。
生物电子将是医工交叉最有价值的场景
此次医工交叉成果是近十年来跨学科团队共同努力而成。记者了解到，周鹏团队与胡伟达团队自2014年相识，在新型低维材料器件应用领域持续合作，2017年起与张嘉漪团队携手，充分发挥综合性大学多学科交叉优势，致力于医工交叉领域研究。
能否利用人工材料来实现生物感光的作用？张嘉漪敏锐地观察到物理学中光电元件的特性与生物的感光功能存在诸多相似之处，开启融合探索。
研究团队成员颜彪正在进行实验
张嘉漪指导团队学生（右一为论文的共同一作复旦上医博士生姜承勇）
2021年，团队在国际上首次提出单器件感存算功能的“全在一”集成，真实模仿了视网膜完整架构，成果发表于《自然-纳米科技》。2023年，张嘉漪还联合复旦大学附属眼耳鼻喉科医院教授姜春晖、附属中山医院教授袁源智以及先进材料实验室教授郑耿锋组成的跨学科研究团队，在国际上首次基于纳米材料成功开发了第一代人工光感受器（即本次研究的前身）。相关成果发表于《自然-生物医学工程》，获批发明专利2项。2024年，胡伟达团队研制具备较高光电转换效率、窄带隙低维碲材料被验证能够应用于强红外且广谱的生物神经调节领域，相关成果合作发表于《光：科学与应用》，为该工作奠定良好的研究基石。
科学家们表示，复旦大学和上海医学院提供了极佳的跨一级学科合作的平台，通过在材料科学、芯片科学、神经科学和临床医学等多领域的深度交叉融合，最终结出硕果。据透露，复旦大学医工交叉跨学科团队除了率先研究视觉功能外，还在积极探索神经调控、功能恢复、脑机/脑脊接口等领域。“生物电子或是未来最具有应用价值和潜力的场景”，周鹏说。
复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室/集成电路与微纳电子创新学院周鹏、王水源，脑功能与脑疾病全国重点实验室/脑科学研究院/附属眼耳鼻喉科医院张嘉漪，中国科学院上海技术物理研究所、红外科学与技术全国重点实验室胡伟达为论文共同通讯作者，王水源和博士生姜承勇、余羿叶，南洋理工大学博士后张振汉，北京邮电大学副教授屈贺如歌为论文共同第一作者。
复旦大学附属眼耳鼻喉科医院姜春晖主任完成了非人灵长类的眼部植入手术和业众，颜彪参与了视觉功能评估。研究工作得到了科技部、国家自然科学基金委、上海市科委、科学探索奖等项目的资助，以及教育部创新平台的支持。
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