Мишки с нанотехнологично подобрено зрение са способни да виждат инфрачервена светлина, толкова добре, колкото и обикновена
Еднократно инжектиране на наночастици в очите на мишките дава инфрачервено зрение за до 10 седмици. Страничните ефекти са минимални, което им позволява да виждат инфрачервена светлина дори през деня и достатъчно специфично, за да различават форми.
Тези констатации могат да доведат до напредък в технологиите на човешкото инфрачервено виждане, включително потенциални приложения в гражданските криптиращи, охранителни и военни операции.
Хората и другите бозайници са ограничени да виждат диапазон от дължини на вълните на светлината, наречена видима светлина, която включва дължините на вълната на дъгата. Но инфрачервеното лъчение, което има по-голяма дължина на вълната, е навсякъде около нас.
Хората, животните и обектите излъчват инфрачервена светлина, тъй като отделят топлина, а обектите могат да я отразяват. “Видимата светлина, която може да се възприеме от човешкото естествено зрение, заема само малка част от електромагнитния спектър”, казва старши автор Тиан Кюе от Университета за наука и технологии на Китай.
Като супермен
Мултидисциплинарна група от учени, водена от Кюе и Джин Бао от Университета за наука и технологии на Китай, както и Ган Хан от Медицинския университет в Масачузетс, разработиха нанотехнологията, за да работят със съществуващите структури на окото.
“Когато светлината влезе в окото и достигне ретината, фоторецепторните клетки абсорбират фотоните с дължините на вълната на видимата светлина и изпращат съответните електрически сигнали към мозъка”, казва Хан. “Тъй като инфрачервените дължини на вълните са твърде дълги, за да бъдат абсорбирани от фоторецепторите, ние не можем да ги възприемаме.”
В това изследване учените са направили наночастици, които могат да се закрепят плътно към фоторецепторните клетки и да действат като малки инфрачервени светлинни преобразуватели.
“В нашия експеримент наночастиците абсорбират инфрачервена светлина с дължина на вълната около 980 nm и я преобразуват в светлина с 535 nm, което прави инфрачервената светлина като зелен цвят”, казва Бао.
Обнадеждаващи резултати
Изследователите са тествали наночастиците в мишки, които подобно на хората, не могат да виждат инфрачервения лъч. Инжектираните мишките са показали несъзнателни физически признаци, че откриват инфрачервена светлина, като например, че зениците им се свиват. Докато мишки, инжектирани само с буферен разтвор, не реагират на инфрачервената светлина.
Учените са създали серия от задачи в лабиринта, за да покажат, че мишките могат да виждат инфрачервена светлина едновременно с видимата дневна. В редки случаи се появяват нежелани реакции от инжекциите, като мътна роговица, но изчезват за по-малко от седмица. Това може да е било причинено само от инжекционния процес. Други тестове не установиха увреждане на структурата на ретината след инжектирането на подретина.
“Вярваме, че тази технология ще работи и в човешките очи, не само за генериране на супервизия, но и за терапевтични решения в човешките зрителните дефицити на червения цвят.”
Текущата инфрачервена технология разчита на детектори и камери, които често са ограничени от дневна светлина и се нуждаят от външни източници на енергия. Биоинтегрираните наночастици са по-желани за потенциални инфрачервени приложения в гражданските криптиращи, охранителни и военни операции. “В бъдеще смятаме, че може да има място за подобряване на технологията с нова версия на наночастици на органична основа, изработени от одобрени от FDA съединения, които изглежда водят до още по-ярка инфрачервена визия”, счита Хан.
Предстои да се предприемат стъпки за допълнителна фина настройка на емисионния спектър на наночастиците, за да отговарят на човешките очи.
“Това е една вълнуваща тема, защото технологията, която направихме тук, може в крайна сметка да даде възможност на хората да видят отвъд нашите природни възможности”, казва Кюе.
