纳米科技作为当今世界最具潜力的前沿科技之一,正不断突破人类对材料性能和功能的认知极限。
6月6日,复旦大学在公众号发文宣布,复旦大学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,成功开发出全球首款覆盖可见光至近红外二区(470-1550nm)的超视觉假体,在器件的光电流密度和视觉修复的光谱范围上均达到国际最高水平。这是复旦医工交叉融合助力视觉重建与增强的又一硕果,为全球超2亿视网膜退化患者带来希望。
目前,该研究成果已发表于国际顶级学术期刊《科学》杂志。
这款视觉假体的独特之处在于其构成与功能。它由金属纳米颗粒精心打造而成,能够精准地替代退化的感光细胞功能。在视觉形成过程中,感光细胞起着至关重要的作用,它们负责将接收到的光信号转化为电信号,并通过神经传递至大脑,从而让我们“看见”世界。然而,当感光细胞因疾病或其他原因退化时,这一过程就会中断,导致失明。而这款视觉假体就像是一个“人工感光细胞”,能够完成这一关键的光电转换过程。
(图片来源:复旦大学公众号)
人类天然视觉的光谱范围通常在380 - 780nm之间,而这款视觉假体的光谱覆盖范围从可见光(470nm)一直延伸至近红外二区(1550nm),远超人类天然视觉的极限。这意味着它不仅能够让使用者恢复对可见光的感知能力,还能让他们感知到红外光。例如,它能够精确定位如940nm和1550nm的红外光源,实现了视觉功能的拓展,为失明者打开了一扇全新的“视觉之窗”。
当它被植入失明小鼠的眼底后,就像一个神奇的“光信号转换器”,将光信号转化为电信号,成功激活了视网膜上尚存的神经细胞。原本失明的小鼠逐渐恢复了部分视力,能够对可见光做出反应。不仅如此,它们还能感知到红外光,在长达半年的观察期内,未在小鼠身上观察到任何不良排异反应,这为该技术的后续临床应用转化奠定了坚实的基础。
对于众多因视网膜退行性疾病而失明的患者来说,这款视觉假体无疑带来了新的希望。像年龄相关性黄斑变性等视网膜退行性疾病,一直是医学领域的难题,患者往往面临着失明的痛苦。而这款视觉假体的出现,为治疗这些疾病提供了一种全新的思路和方法。它有望帮助患者恢复部分视力,提高他们的生活质量。不过,考虑到医学伦理限制,研究暂时不会进入临床试验阶段。
从复旦大学研发的视觉假体中,我们看到纳米材料在生物医学领域的巨大潜力。纳米材料因其独特的物理、化学和生物学特性,在众多领域有着广泛的应用前景。在生物医学领域,纳米材料可用于精准药物输送、疾病诊断和组织修复等,例如纳米药物载体能精准靶向肿瘤细胞,提高治疗效果并减少副作用。在电子和半导体领域,纳米材料可制造高性能芯片、传感器和量子器件,推动信息技术进步。在能源领域,纳米材料可用于提高电池能量密度、开发高效太阳能电池和催化剂,助力可持续能源发展。此外,纳米材料还在环境治理、材料科学和航空航天等领域发挥重要作用。
在工程界,人类制备和应用纳米材料的历史源远流长,至少可以追溯到1000多年以前。中国古代就利用燃烧蜡烛的烟雾制成纳米碳黑,用于制墨和染料;中国古铜镜表面的防锈层经分析被证实为纳米SnO₂薄膜。
在产业发展方面,中国纳米材料产业布局早,在纳米科技发展的开始阶段就同国际发展保持同步。
分析中国纳米材料产业区域格局,目前全国纳米产业主要集群分别在苏州和北京。苏州纳米产业规模占据全国50%以上,苏州工业园被公认为世界八大纳米产业集聚区,形成了由纳米新材料、纳米生物技术、能源与清洁技术、微纳加工技术等四大纳米技术核心领域,并引领发展出上百个纳米细分技术领域,培育出了苏大维格、南大光电、晶方半导体、锦富新材等龙头公司。
北京则以怀柔地区的北京纳米科技产业园为中心打造产业集群,致力于纳米科技在能源、电子、环境、生物医药四大领域的应用,并以下游应用带动上游纳米材料、纳米加工、纳米器件等产业链各环节,拥有北京首创、安泰科技、中科纳新公司、中科纳通公司、集盛星泰公司、首科喷薄等一批纳米材料龙头企业。就研发而言,中国纳米产业基本形成各具特色的两大纳米研发中心布局。
复旦大学研发的视觉假体让我们看到了纳米材料在生物医学领域的无限可能,而中国纳米材料产业的蓬勃发展,更是为科技创新和产业升级注入了强大动力。
前瞻经济学人APP资讯组
更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国纳米材料行业发展前景与投资预测分析报告》
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