打一针纳米溶液就能拥有红外视觉？科学家成功用小鼠进行了试验

2月28日发表在《细胞》(Cell)杂志上的一项研究报告称，纳米技术增强了小鼠的视力，使它们不仅能看到可见光，还能看到红外光。

简单地在老鼠的眼睛里注射一针纳米粒子，就能使它们的红外视力保持长达10周时间，这种方法副作用最小，即使在白天也能看到红外光，而且具有足够的特异性来区分不同的形状。

这些发现可能导致人类红外视觉技术的进步，包括在民用加密、安全和军事行动中的潜在应用。

人类和其他哺乳动物只能看到一系列被称为可见光的波长，其中包括彩虹的波长。

但是波长较长的红外辐射无处不在。

人、动物和物体在散发热量的同时会发出红外线，物体也会反射红外线。

中国科技大学的资深作者Tian Xue说:“人类自然视觉所能感知的可见光只占电磁波谱的很小一部分。”

“比可见光更长或更短的电磁波携带大量信息。”

由中国科学技术大学的Xue和Jin Bao以及马萨诸塞大学医学院的Gang Han领导的一个多学科的科学家小组，开发了利用眼睛现有结构的纳米技术。

“当光线进入眼睛并到达视网膜时，视杆细胞和视锥细胞——或称光感受器细胞——会吸收可见光波长的光子，并向大脑发送相应的电信号，”Han说。

“因为红外线波长太长，光感受器无法吸收，所以我们无法感知它们。”

在这项研究中，科学家们制造了一种纳米颗粒，它可以紧紧地附着在光感受器细胞上，充当微小的红外光传感器。

当红外光照射视网膜时，纳米颗粒会捕捉较长的红外光波长，并在可见光范围内发射较短的波长。

然后，附近的杆状体或锥状体吸收较短的波长，向大脑发出正常的信号，就像可见光击中视网膜一样。

“在我们的实验中，纳米粒子吸收了波长约为980纳米的红外光，并将其转化为535纳米的光，这使得红外光呈现出绿色。”Bao说。

研究人员在老鼠身上测试了纳米颗粒，这些老鼠和人类一样，不能自然地看到红外线。

接受注射的老鼠表现出无意识的身体迹象，显示他们能探知到红外光，比如瞳孔收缩，而只注射缓冲溶液的老鼠对红外光没有反应。

为了测试老鼠是否能理解红外光，研究人员设置了一系列迷宫任务，以显示老鼠在白天能看到红外光，同时还能看到可见光。

在少数情况下，注射有副作用，如角膜发生浑浊，但消失不到一周。

这可能仅仅是注射过程造成的，因为只注射缓冲液的小鼠产生这些副作用的比率相似。

其他的测试发现进一步视网膜注射后视网膜结构没有损伤。

Xue说:“在我们的研究中，我们已经表明，杆状体和锥状体都能与这些纳米颗粒结合，并被近红外光激活。”

“所以我们相信这项技术同样适用于人类的眼睛，不仅可以产生超视觉，还可以治疗人类红色视觉缺陷。”

目前的红外技术依赖于探测器和照相机，它们常常受到环境日光的限制，需要外部电源。

研究人员认为，生物集成纳米颗粒在民用加密、安全和军事行动中的红外应用潜力更大。

Han说:“我们认为，在未来，利用一种由FDA批准的化合物制成的新型有机纳米颗粒可能有改进这项技术的空间，这种纳米颗粒似乎能产生更明亮的红外线视觉。”

研究人员还认为，还需要做更多的工作来微调纳米粒子的发射光谱，以适应人眼。与老鼠的眼睛相比，人眼的中心视力利用的视锥细胞多于视杆细胞。

“这是一个令人兴奋的课题，因为我们在这里创造的技术最终能够让人类看到超出我们自然能力的东西。”Xue说。