視覺是人類獲取外界信息的重要途徑，視覺功能受損或缺失會給生活帶來諸多不便。由于缺乏有效的治療方案，盲癥的治療一直是世界性難題，人工光感受器可以替代天然感受器細胞將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，為治療提供新方案。但目前的人工光感受器光電信號較小，限制了信號傳導到細胞。
得益于優(yōu)異的電信號輸出能力，這種人工光感受器能夠成功引起神經(jīng)元、視網(wǎng)膜和周圍環(huán)境之間的信息交流。鈣離子成像顯示，培養(yǎng)在人工光感受器表面的神經(jīng)元在光照下相對熒光強度降低，這是鈣離子流入與流出打破了細胞內(nèi)鈣離子濃度平衡導致的（圖2a）。在視網(wǎng)膜退化盲鼠模型中，進一步利用該人工光感受器替代壞死的天然光感受器，通過電生理信號檢測，觀察到了與光照密切相關(guān)的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞放電行為。以上結(jié)果表明光電信號成功傳遞到神經(jīng)元和視網(wǎng)膜組織并引起了有效刺激（圖2b）。這一過程與人類視網(wǎng)膜將光信號轉(zhuǎn)換成電信號并傳遞給視神經(jīng)的過程極為相似，在構(gòu)筑人工視覺系統(tǒng)方面展現(xiàn)出潛力。人眼含有1 ~ 1.2億個光感受器，共同承擔視覺成像功能。受此啟發(fā)，研究人員將多個人工光感受器集成并制備了5×5像素陣列，每個人工光感受器相當于一個像素點，光照區(qū)域與非光照區(qū)域的像素點電信號存在高達21倍的顯著差異。通過分析每個像素點產(chǎn)生的電信號，展示了數(shù)字和字母等簡單圖案的識別功能（圖2c）。這項研究推動了液晶聚合物植入式器件的發(fā)展，為神經(jīng)可讀的人工視網(wǎng)膜和智能器件開辟了全新的前景。
相關(guān)研究成果以“A Neuron-readable Artificial Photoreceptor Composed of Photodeformable Liquid Crystal Polymers and Piezoelectric Materials”為題，發(fā)表在Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.202214172.）。復旦大學材料科學系彭博博士生和陳雪莉碩士生為共同第一作者，俞燕蕾教授為通訊作者，朱國棟教授、腦科學研究院張嘉漪教授、南京大學沈群東教授在壓電材料和生物實驗方面提供了支持。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202214172
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