@ 2019.03.03 , 15:00

让人类具有夜视能力的纳米”眼药水”

由中国科技大学牵头的研究团队发明了一种能够让人类实现裸眼近红外(NIR)线成像的眼药水。

视网膜所在的位置是眼球壁的内层,贴于眼球的后部。人类视网膜有棒体细胞约12000万个,对弱光刺激敏感;椎体细胞有650万~700万个,对强光和颜色敏感。

棒体细胞对波长500纳米内的光很敏感,但对波长640纳米以上的光则无反应。

三种锥形感光细胞也无法检测到波长超过700纳米的光(原文如此,通常说法是人类可视光谱上限是760纳米),这意味着全光谱中波长超出的那部分光对我们来说都是完全不可见的。

真是太遗憾了。对我们来说乌漆墨黑的东西其实正在向外辐射着低频光波。许多动物,如蛇和青蛙,已经进化出红外线夜视的能力,好在夜间捕捉猎物。

不幸的是,哺乳动物没点开相关的进化树。我们人类还算幸运,小鼠只有棒体细胞和两种类型的椎体细胞,它们眼睛可接收的光波波长上限比人类还要低那么一点。

身体内部偶尔发生的奇异化学反应使我们在机缘巧合之下,也能短暂瞥见红外线构成的世界,但一般来说,那里不是人类感觉器官所能处理的地方。

我们也可以使用工具,但它们一般都很笨重,不便于携带。

现在好了,研究人员开发出的纳米粒子就像微型夜视装置一样——只不过不是戴在头上,而是直接安装到光敏细胞上。

它被称为视网膜光感受器结合转换纳米粒子,本身是一种蛋白质,可以粘附在棒体和锥体细胞上,并将长波光转换为较短波长的光。

它们就像是纳米级的天线,吸收隐形的近红外辐射,并将其转化成一种可被接收的光化学信号。

科学家将纳米天线溶液注入实验鼠的眼球,该溶液含有“凝集素蛋白偶联的纳米颗粒”,用于将纳米天线引导至小鼠视网膜光感受器的右侧部分,然后将其固定。

动物实验中,定位非常成功,LED辐射出的波长980纳米的光子引发了视网膜反应,这证明纳米天线影响到了小鼠大脑的视觉皮层。

在更深入的实验中,经过训练的小鼠能够在各种条件下区分出简单的形状,例如黑暗中发出红外辐射的三角形或正方形。最重要的是,小鼠在白天的时候保持了正常的视力。

目前尚未发现可怕的副作用。小鼠出现的唯一问题是眼球浑浊。

鼠类的视觉系统与人相似,所以它们对人类很可能同样起效。事实上,以前曾经有人发明过类似的东西。

几年前,生物黑客使用一种名为Chlorin e6的光敏物质使视网膜对光线更敏感。据称,作为滴眼剂,受试者可以在暗光条件下看得更远。

当然,正规机构的研究,需要长时间的安全测试,才会启动人体实验。

很容易就能找出这种眼药水的实际用途。就算不提军队,有谁不想拥有夜视能力?

除了一般的应用,纳米天线眼药水也可以将视觉过程的研究提升一个层次。

“未来可以开发出更多类型的纳米天线,”马萨诸塞大学医学院的生物化学家Gang Han说,“它们将允许科学家去探索一些有趣的问题,从大脑如何解释视觉信号到寻求治疗色盲的手段。”

该研究发表在Cell上。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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