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可注射纳米粒子给小鼠红外视觉

2019-07-30 14:12:13 • 来源：

人类和其他哺乳动物仅限于看到一系列被称为可见光的光波长，其中包括彩虹的波长。但是，具有更长波长的红外辐射就在我们身边。人，动物和物体在发热时发出红外光，物体也能反射红外光。现在，马萨诸塞大学医学院，中国科技大学和中国脑科学与智能技术卓越中心的一组研究人员开发出了一种技术，可以为哺乳动物提供夜视功能。在小鼠眼中单次注射纳米天线可使红外视觉长达10周，副作用最小，即使在白天也可以看到近红外光，并具有足够的特异性来区分不同的形状。

可见光谱是人眼观察到的电磁波谱的一部分。典型的哺乳动物眼睛将响应约400至700nm(纳米)的波长。

然而，这仅占全电磁频谱的一小部分。不可能检测到更长波长的光，例如近红外(NIR)光或红外光。

人眼无法看到NIR或将NIR图像投射到大脑，而无需借助复杂而笨重的电子设备，例如夜视镜。在白天，这些护目镜变得饱和，失去了运作能力。

研究报告的共同作者，中国科学技术大学研究员田雪博士说：“可以通过人类自然视觉感知的可见光只占电磁频谱的一小部分。”

“比可见光更长或更短的电磁波携带大量信息。”

“通过这项研究，我们在实验室和翻译中广泛扩展了纳米粒子技术的应用。这些nanoantennae将允许科学家探索一些有趣的问题，从大脑如何解释视觉信号到帮助治疗色盲，“马萨诸塞大学医学院的Gang Han博士说。

在这项研究中，科学家开发了凝集素蛋白质结合的纳米粒子，可以以液滴形式传递。

这些蛋白质引导纳米天线并将它们“粘合”到小鼠视网膜光感受器的外部。一旦固定在细胞上，这些微观天线将NIR转换成可见的绿光。

视网膜细胞观察到绿光，并且图像被大脑发送和解释为可见光。没有复杂设备的帮助就会发生这种情况。

研究人员还开发了一系列测试，以验证用纳米粒子处理的小鼠完全能够感知NIR光。

他们证明注射这些纳米天线的小鼠不仅可以感知近红外光，还可以获得近红外光谱图，甚至可以区分复杂的形状图案，如三角形和圆形。

即使在日光条件下，经处理的小鼠也能够感知这些光图案，表明纳米粒子与传统视觉平行工作。

此外，由于纳米天线和光感受器的紧密接近，极低功率的近红外LED灯足以激活纳米粒子。

两周后，该能力逐渐消失，纳米粒子对小鼠或其视力没有留下任何影响。

“我们相信这项研究是生物技术领域的一项重大进展。这项发人深省的研究应该通过独特的哺乳动物近红外视觉能力创造为众多关键应用铺平道路并具有很高的翻译潜力，“韩博士说。

“而且，在夜晚和白天，天空很可能看起来非常不同。我们可能有能力查看宇宙中近红外和红外辐射的所有隐藏信息，这是我们肉眼看不到的。“

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