电生理学。

实验在VD3055和GE3717动物授权下进行。小鼠被注射戊巴比妥钠(150毫克/千克)处死后，在正常光照条件下摘取视网膜。眼球摘除后，在含碳氧(95%O2和5%CO2)的培养基中解剖视网膜并转移到显微镜台上进行记录。在使用突触阻断剂的实验中，培养基中添加了DL-AP4、DL-AP5、DNQX、卡波诺酮。视网膜模拟视网膜外结构放置，因此RGC面向基底(裸PDMS或假体)。在假体上，视网膜与直径为80微米、间距为150微米的电极分层排列在阵列中央。记录在32°C的暗光下进行，使用锋利的金属电极，放大，滤波(300-3000Hz)，并以30kHz的频率数字化。在尼康Ti-E倒置显微镜上使用Spectra X系统进行照明。显微镜配有二向色滤光片和10×物镜。刺激方案包括在每个辐照度下以1Hz的频率重复发出10个脉冲；辐照度依次增加：LED为0%(0µW mm-2)，2%+ND4(47.38µW mm-2)，3%+ND4(107.91µW mm-2)，2%(189.50µW mm-2)，3%(421.12µW mm-2)，3%(815.92µW mm-2)，5%(1081.75 mW mm-2)、10%(2.81mW mm-2)、20%(5.89mW mm-2)、40%(11.98mW mm-2)、60%(17.92mW mm-2)、80%(23.56mW mm-2)和100%(29.08mW mm-2)。使用基于Matlab的算法通过阈值检测进行尖峰检测和分类，并在Matlab(Mathworks)中进一步处理数据。尖峰检测的阈值定义为背景噪声标准偏差的3.7倍。同类尖峰之间的最小折射周期设定为1.4ms。为确保剔除伪影，在光的起始和偏移周围采用了±1ms的排除期。不过，光照开始(SL)后前10ms内的尖峰已经过人工验证。计算每种照明条件下的PSTH，将十次重复刺激中获得的尖峰光栅离散化并平均到10ms一格。从单个PSTH中对尖峰进行分类，并根据其在光照开始后的时间(补充图3a中的青色条)将其分为SL组(<10ms)、ML组(40至120ms)和LL组(150至350ms)。三组的发射率测量方法如下。对于SL峰，使用脉冲后的第一个仓(10ms)。对于ML峰，在规定的时间范围内使用3个仓(30ms)，以最高仓为中心。对于LL峰，使用规定时间范围内的5个仓(50ms)，以最高仓为中心。

pH值测量。

实验在室温磷酸盐缓冲液中进行。在尼康Ti-E倒置显微镜上使用Spectra X系统进行照明。显微镜配有二向色滤光片和10倍物镜。用带内部参照物(Unisense)的微电极(尖端直径为200微米)测量pH值。数据采样频率为1H。

空间选择性测量和建模。

在32°C的Ames介质中，使用玻璃微移液管(尖端直径约15μm)测量了电压分布。数据被放大，滤波，并在30kHz进行数字化。在Nikon Ti-E倒置显微镜上使用Spectra X系统进行照明。显微镜配备一个二向色滤光片和一个10×物镜。采用针孔将光斑直径限制在150~170μm左右。将光斑对准POLYRETINA中心区域的目标像素后，以1Hz的频率发送10个10ms的脉冲，辐照度为29.07mW mm−2。所得到的电压已在照明像素周围三个方向的九个位置测量。数据分析在Matlab(Mathworks)中进行。检测到高于噪声水平(平均噪声阈值6.2μV)的电压峰值，其幅度相对于中心像素值归一化。在COMSOL Multiphysics 5.2中进行模拟，并进行固定电流研究。钛阴极置于0.1V，PEDOT：PSS置于0V。地面位于浴室顶部和侧壁，分别距离中心像素2毫米和1毫米(圆柱形几何)。结果所示的线形图是在距离钛表面20µm处拍摄的。对于每种材料，列出了电导率(Sm−1)和相对介电常数：钛(2.6×106/1)，P3HT：PCBM(0.1/3.4)，PEDOT：PSS(30/3)，盐水(1/80)，PDMS(2×10−14/2.75)。

光学安全。

光暴露导致视网膜损伤的原因主要有三个：光热损伤、光化学损伤和热声损伤。第一个与视网膜内黑色素吸收光时的视网膜发热有关。第二种发生在短波长(小于600纳米)，曝光时间超过1秒。后者发生在短脉冲(小于1ns)，并与非线性光力学效应有关。POLYRETINA功能为10ms绿光脉冲；因此，这一极限可以通过光热或光化学损伤来控制。根据ANSIZ136.1标准，眼科应用允许的MPE可以根据光热损伤(MPET)的公式(1)和光化学损伤(MPEC)的公式(2)计算(以W为单位)。这些方程适用于λ=560nm和α=808.12mrad(补充图1c)。

MPET测量结果为47.41mW，对应于144.22mm2的曝光面积为328.75µW mm−2。MPEC结果为57.55mW，对应399.02µW mm−2。

热测量。

测量时，热像仪对准POLYRETINA假体的上表面。图像以每秒1帧的速度采集。光脉冲(10ms，20Hz，1.22mW mm-2)由565纳米绿色LED发出，聚焦在样品水平。

热建模。

在COMSOL Multiphysics 5.2中使用Bioheat模块模拟传热方程，使用General PDE模块模拟Beer-Lambert光传播。照明被建模为直径为13毫米的均匀光束。眼睛是一个二维轴对称模型，由多个球体组成，每个球体代表一个域。该模型共定义了角膜、房水、晶状体、玻璃体、视网膜、RPE、脉络膜和巩膜8个域。将POLYRETINA建模为单一复合材料，具有PDMS、Pedot：PSS、P3HT：PCBM和钛的体积平均性质。将其简化为5个具有均匀性质的区域：中心、第一环、第二环、不存在钛的区域和只有PDMS的区域。对每个区域进行体积平均，以获得聚合材料的参数。为了考虑钛的不均匀分布，考虑了钛的分数面积。为了验证聚合模型的参数，利用POLYRETINA进行了连续光照(560nm，244μW mm−2)的模拟，对应于1.22mW mm−2的脉冲光照。假体界面处的热损失为辐射损失(发射率=0.9)和对流损失(换热系数=38.5Wm−2K−1)。与我们的实验结果一致，测得的平均透过率为51.67%(图6为49.07%)，稳态温升为1.25℃(图9为1.24℃)。

体外细胞毒性测试。

研究验证由一家经认可的公司进行。试验根据ISO 10993-5：ISO 10993-12：试验品制备和参考材料；USP 35-NF 30(87)：生物反应性测试，体外；Medistri内部程序WI47和WI56。假体在测试前用环氧乙烷灭菌。提取试验用两个视网膜假体进行，总表面积为3.54平方厘米，产品与提取载体的比例为3cm2ml−1。提取载体为Eagle's Minimum Essential Medium，添加了胎牛血清、青霉素-链霉素、两性霉素B和L-谷氨酰胺。提取过程在37°C下进行24小时。将提取物加入含有亚融合L929细胞单层(1：1稀释)的一式三份培养孔中。试验样品和对照组在37°C、5%CO2条件下培养24小时。培养结束后，对细胞培养物进行定量细胞毒性评价。每孔向细胞中加入50µl的XTT试剂，然后在37°C、5%CO2条件下再培养3-5小时。

手术植入。

使用塑料眼球模型和去核猪眼。首先，在距眼球边缘4毫米处的以下位置将三个23号经结膜瓣膜导管插入眼球：鼻上部、颞上部和颞下部。在眼球上连接平衡盐溶液输液器，通过其中一个插管维持恒定的眼压。然后用15°手术刀切开一个6.5毫米长的切口。使用特制的镊子将植入物折叠，然后通过切口插入后腔。进入眼球后，松开镊子，植入物即可展开。然后使用光导管和眼内23号镊子通过另外两个插管插入植入物，将其操纵并固定在视网膜外构型上。