世界首個3D人工眼球究竟是如何做到與人類生物眼的視網(wǎng)膜媲美？

近日，香港科技大學范智勇教授在《Nature》雜志上發(fā)表了一篇論文，設計出世界首個3D人工眼球，預計可以在五年之內(nèi)讓全世界上百萬人重獲光明。這個世界首個3D人工眼球究竟是如何做到生物眼的功能的呢？

人工眼球的成相關鍵是人工視網(wǎng)膜的制作。人類的生物眼能夠看清物體是源于視網(wǎng)膜視場寬、分辨率高和對光的高敏感性，每平方厘米有1000 萬個感光細胞。而要人工制作一個可以和人類生物眼的視網(wǎng)膜媲美的人工視網(wǎng)膜，需要用微加工工藝把大量的納米傳感器集成到一個基板上，而且要把這種平面剛性基板彎曲成曲面。但如果按照以前的工藝，需要預留折疊所需的空間，因此將大大限制基板上納米傳感器的密度，就無法實現(xiàn)和人類生物眼視網(wǎng)膜一樣高的分辨率。

對于這個難點，香港科技大學范智勇教授提出了一種新的方案：在半球形的氧化鋁上集成緊密排布的鈣鈦礦光敏納米傳感器。這種鈣鈦礦是很具有潛力的太陽能電池材料。并且他提出用由液態(tài)金屬制成的傳導線將人工視網(wǎng)膜上的光血信號傳導出來。通過這種新工藝制作的人工視網(wǎng)膜，其納米傳感器密度可以達到4.6×10^8cm^2，高于人類生物眼的視網(wǎng)膜上感光細胞密度10^7cm^2。

不過，這個世界首個3D人工眼球也并非沒有缺陷。除了生產(chǎn)成本比較高，很難大規(guī)模使用之外，上面集成的納米光電傳感器像素還比較低，每個納米光電傳感器的像素只有100，其光檢測區(qū)域只有 2mm。同時，目前在人工視網(wǎng)膜上使用的液態(tài)金屬信號傳導線的直徑約為700微米，因此只能實現(xiàn)每3-4個傳感器連接一根液態(tài)金屬導線，但理想狀態(tài)下液態(tài)金屬導線的直徑應該與納米線的直徑（約幾微米）相當，這樣才能做到每個傳感器連接一根導線，實現(xiàn)更高的分辨率。因此，如何減少液態(tài)金屬線的直徑未來3D人工眼球成相質(zhì)量提升的最大瓶頸。

雖然世界首個3D人工眼球還要不完美的地方需要改進，但這項技術將是一個重大突破。該人工眼球已經(jīng)進入動物實驗和臨床試驗，預計五年內(nèi)就可以投入使用。
責任編輯:pj