意大利罗马第二大学Thomas M. Brown教授研究团队在Advanced Materials Technologies 近期发表论文写道：“无论是生物视觉还是数字视觉，都是通过感光元件（人眼中的视网膜、相机里的图像传感器）将光转化为电信号。”色彩、亮度与对比度，都会从这些感光元件传输至处理单元，最终生成图像。

二者区别在于：生物环境本质是液态环境，而用于复刻生物视觉功能的现有技术，大多聚焦固态元器件。

Brown团队研发的新概念验证设备“BIOPIX”（仿生像素传感器阵列）融合了这两种特性，在生物液体介质中使用了由有机电子器件构成的传感器。

BIOPIX包含两套传感器阵列：一套2×2阵列，模拟小鼠的双原色视锥视觉；另一套4×4阵列，采用类视杆聚合物传感器，实现灰度成像。传感器阵列通过模板印刷制备在微电极上，并封装于艾姆斯培养液中。这种水基液体原本专门用于视网膜相关研究，在此充当电解质。  

博士后研究员Ebin Joseph解释道：“该阵列的制备工艺易于规模化生产。这款具备生物相容性的器件，工作于电子与生物的交界面；它捕捉光线并转化为电信号，能够更贴近生物视觉的复杂作用机制。”

Brown教授补充：“借助有机电子材料与液态生物环境的相互作用，BIOPIX对光的响应特性，无论是光谱色彩感知，还是响应速度，都更接近自然界真实视网膜的工作方式。”BIOPIX的响应时间在数十毫秒量级，复刻了哺乳动物液态视网膜较慢的离子动力学特性；同时它的灵敏度，可与成熟的固态聚合物半导体光电探测器比肩。  

研究团队还将BIOPIX连接显示屏，首次实现实时“直接成像显示”彩色图像生成。论文共同作者、数字电子与信号处理专家Luca Di Nunzio博士介绍：“为解决BIOPIX接收入射光、转化为可直接在屏幕显示的像素图像这一难题，我们专门开发了配套电子读出系统，适配其类液态离子视网膜的时序动态特征。”

BIOPIX色彩感知。a）BIOPIX设备实物照片，16像素架构，模拟类视杆、类视锥光感受器。b、c）实验装置，以及BIOPIX阵列在不同强度绿光（b）、绿光+紫光（c）照射、连接显示屏后，得到的灰度图像（类视杆人工感光）与彩色图像（类视锥感光）的数字重建图。图源自10.1002/admt.202501461的图3  

本研究共同负责人、罗马第二大学生物医学与预防系Antonella Camaioni教授表示：“验证生物相容性是关键一步。”利用人间充质干细胞开展体外测试，证实该平台可用于后续基础研究，具备未来生物应用潜力：这类人工视网膜未来或可帮助因疾病、年龄相关性黄斑变性而受损的患者重获视力。  

未来还有哪些探索方向？Brown介绍：“BIOPIX视网膜仿真平台可用于视网膜植入/注射术前，研究新型吸光人工感光材料与生理介质，测试它们在不同环境条件下的性能。在这个生物与技术交融、不断创造新可能的领域，该平台也有助于我们理解全固态成像感知与生物（液态）-半导体（固态）界面成像感知之间的差异。”

Advanced Materials Technologies 是一本跨学科研究期刊，涉及材料科学、创新技术与现实世界应用。无论是能源、医疗保健、电子、光学、微流体、传感器还是环境技术，我们欢迎所有应用材料主题，特别强调先进设备的设计、制造与集成。

参考文献：

Adapted with permission. Original reference: E. Joseph et al., A Bio-Electronic Hybrid Solid–Liquid Pixelated Color Image Sensor Array as a Direct-to-Display Artificial Retina Emulator. Advanced Materials Technologies (2026),

 DOI: 10.1002/admt.202501461

*封图来源：Clickerhappy via Pixabay

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