Миші з поліпшеним зором завдяки нанотехнологіям змогли бачити як інфрачервоне, так і видиме світло, повідомляє дослідження, опубліковане 28 лютого в журналі Cell.
Одноразове введення наночастинок в очі мишей дало їм інфрачервоний зір на термін до 10 тижнів з мінімальними побічними ефектами, дозволяючи їм бачити інфрачервоне світло навіть протягом дня і з достатньою специфічністю, щоб розрізняти різні форми.
Ці результати можуть призвести до прогресу в технологіях інфрачервоного зору людини, включаючи потенційні застосування в цивільному шифруванні, безпеці та військових операціях.
Люди та інші ссавці обмежені в сприйнятті діапазону довжин хвиль світла, що називається видимим світлом, яке включає довжини хвиль веселки. Але інфрачервоне випромінювання, яке має велику довжину хвилі, оточує нас. Люди, тварини і предмети випромінюють інфрачервоне світло, виділяючи тепло, а предмети також можуть відображати інфрачервоне світло.
«Видиме світло, яке може сприйматися природним зором людини, займає лише дуже невелику частину електромагнітного спектру», - говорить старший автор дослідження Тянь Сюе з Університету науки і технологій Китаю. «Однак електромагнітні хвилі довші або коротші від видимого світла несуть багато інформації».
Багатопрофільна група вчених на чолі з Сюе і Цзінь Бао в Університеті науки і технології Китаю, а також Ганг Ханом в Медичній школі Массачусетського університету розробили нанотехнологію для роботи з існуючими структурами ока.
«Коли світло потрапляє в око і потрапляє на сітківку, палички і колбочки - або фоторецепторні клітини - поглинають фотони з довжинами хвиль видимого світла і посилають відповідні електричні сигнали в мозок», - говорить Хан. «Оскільки довжини інфрачервоних хвиль занадто великі для поглинання фоторецепторами, ми не можемо їх сприймати».
У своєму дослідженні вчені створили наночастинки, які можуть щільно прикріплюватися до фоторецепторних клітин і діяти як крихітні датчики інфрачервоного світла. Коли інфрачервоне світло потрапляє на сітківку, наночастинки захоплюють довші інфрачервоні хвилі і випромінюють коротші хвилі в діапазоні видимого світла.
Потім найближча колбочка або паличка сітківки поглинає меншу довжину хвилі і посилає нормальний сигнал в мозок, як якби видиме світло потрапило на сітківку.
«У нашому експерименті наночастинки поглинали інфрачервоне світло з довжиною хвилі близько 980 нм і перетворювали його на світ з довжиною 535 нм, що робило інфрачервоне світло зеленим», - говорить Бао.
Дослідники перевірили наночастинки на мишах, які, як і люди, не можуть бачити інфрачервоне випромінювання природним шляхом. Миші, які отримали ін'єкції, демонстрували несвідомі фізичні ознаки того, що вони виявляли інфрачервоне світло, наприклад, звуження зіниць, в той час як миші, яким вводили тільки буферний розчин, не реагували на інфрачервоне світло.
Щоб перевірити, чи можуть миші відчувати інфрачервоне світло, дослідники поставили ряд завдань в лабіринті, щоб продемонструвати, що миші можуть бачити інфрачервоне світло при денному освітленні одночасно з видимим світлом.
«Ми вважаємо, що в майбутньому, можливо, знайдеться місце для вдосконалення технології за допомогою нової версії наночастинок на органічній основі, виготовлених зі схвалених сполук, які, як видається, призводять до ще більш яскравого інфрачервоного зору», - кажуть дослідники.
Вони також вважають, що можна провести велику роботу з тонкого налаштування спектра випромінювання наночастинок для відповідності людським очам, які використовують більше колбочок, ніж паличок для свого центрального зору, порівняно з очима миші. «Це захоплююча тема, тому що технології, які ми зробили тут можливими, можуть зрештою дати людям можливість бачити за межами наших природних можливостей», - кажуть вчені.