I topi con una visione migliorata dalla nanotecnologia sono stati in grado di vedere la luce infrarossa e la luce visibile, riporta uno studio pubblicato il 28 febbraio sulla rivista Cellula . Una singola iniezione di nanoparticelle negli occhi dei topi ha conferito una visione a infrarossi fino a 10 settimane con effetti collaterali minimi, permettendo loro di vedere la luce infrarossa anche durante il giorno e con sufficiente specificità per distinguere tra diverse forme. Questi risultati potrebbero portare a progressi nelle tecnologie di visione a infrarossi umana, comprese le potenziali applicazioni nella crittografia civile, sicurezza, e operazioni militari.

Gli esseri umani e altri mammiferi sono limitati a vedere una gamma di lunghezze d'onda della luce chiamata luce visibile, che include le lunghezze d'onda dell'arcobaleno. Ma la radiazione infrarossa, che ha una lunghezza d'onda maggiore, è tutto intorno a noi. Le persone, animali e oggetti emettono luce infrarossa mentre emettono calore, e gli oggetti possono anche riflettere la luce infrarossa.

"La luce visibile che può essere percepita dalla visione naturale umana occupa solo una piccolissima frazione dello spettro elettromagnetico, ", afferma l'autore senior Tian Xue dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina. "Le onde elettromagnetiche più lunghe o più corte della luce visibile trasportano molte informazioni".

Un gruppo multidisciplinare di scienziati guidati da Xue e Jin Bao presso l'Università di Scienza e Tecnologia della Cina e Gang Han presso la University of Massachusetts Medical School, ha sviluppato la nanotecnologia per lavorare con le strutture esistenti dell'occhio.

"Quando la luce entra nell'occhio e colpisce la retina, i bastoncelli e i coni, o cellule fotorecettrici, assorbono i fotoni con lunghezze d'onda della luce visibile e inviano segnali elettrici corrispondenti al cervello, " dice Han. "Poiché le lunghezze d'onda infrarosse sono troppo lunghe per essere assorbite dai fotorecettori, non siamo in grado di percepirli."

In questo studio, gli scienziati hanno realizzato nanoparticelle che possono ancorarsi saldamente alle cellule dei fotorecettori e agire come minuscoli trasduttori di luce infrarossa. Quando la luce infrarossa colpisce la retina, le nanoparticelle catturano le lunghezze d'onda infrarosse più lunghe ed emettono lunghezze d'onda più corte all'interno della gamma della luce visibile. L'asta o cono vicino assorbe quindi la lunghezza d'onda più corta e invia un segnale normale al cervello, come se la luce visibile avesse colpito la retina.

"Nel nostro esperimento, le nanoparticelle hanno assorbito la luce infrarossa di circa 980 nm in lunghezza d'onda e l'hanno convertita in luce con un picco a 535 nm, che faceva apparire la luce infrarossa come il colore verde, "dice Bao.

I ricercatori hanno testato le nanoparticelle nei topi, quale, come gli umani, non è in grado di vedere gli infrarossi in modo naturale. I topi che hanno ricevuto le iniezioni hanno mostrato segni fisici inconsci che stavano rilevando la luce infrarossa, come le loro pupille che si costringono, mentre i topi a cui è stata iniettata solo la soluzione tampone non hanno risposto alla luce infrarossa.

Per verificare se i topi potevano dare un senso alla luce infrarossa, i ricercatori hanno creato una serie di attività labirintiche per mostrare che i topi potevano vedere gli infrarossi in condizioni di luce diurna, contemporaneamente alla luce visibile.

In rari casi, si sono verificati effetti collaterali delle iniezioni, come cornee torbide, ma sono scomparsi in meno di una settimana. Ciò potrebbe essere stato causato dal solo processo di iniezione perché i topi che hanno ricevuto solo iniezioni della soluzione tampone hanno avuto un tasso simile di questi effetti collaterali. Altri test non hanno riscontrato danni alla struttura della retina in seguito alle iniezioni sottoretiniche.

"Nel nostro studio, abbiamo dimostrato che sia i bastoncelli che i coni legano queste nanoparticelle e sono stati attivati ​​dalla luce del vicino infrarosso, " dice Xue. "Quindi crediamo che questa tecnologia funzionerà anche agli occhi umani, non solo per generare la supervisione, ma anche per soluzioni terapeutiche nei deficit di visione del colore rosso umano."

L'attuale tecnologia a infrarossi si basa su rilevatori e telecamere che sono spesso limitati dalla luce del giorno ambientale e necessitano di fonti di alimentazione esterne. I ricercatori ritengono che le nanoparticelle biointegrate siano più desiderabili per potenziali applicazioni a infrarossi nella crittografia civile, sicurezza, e operazioni militari. "Nel futuro, pensiamo che ci possa essere spazio per migliorare la tecnologia con una nuova versione di nanoparticelle a base organica, realizzati con composti approvati dalla FDA, che sembrano portare a una visione a infrarossi ancora più luminosa, "dice Han.

I ricercatori pensano anche che si possa fare più lavoro per mettere a punto lo spettro di emissione delle nanoparticelle per adattarlo agli occhi umani, che utilizzano più coni che bastoncelli per la loro visione centrale rispetto agli occhi dei topi. "Questo è un argomento entusiasmante perché la tecnologia che abbiamo reso possibile qui potrebbe alla fine consentire agli esseri umani di vedere oltre le nostre capacità naturali, " dice Xue.