作者:宋檢 時間:2022-12-09 來源:互聯(lián)網(wǎng)
自然界中電磁波波譜范圍很廣,波長由短至長包括γ射線、X射線、紫外光、可見光、紅外線、微波、無線電波等,而人類和哺乳動物的視網(wǎng)膜只能感知可見光(波長390-700納米),只占電磁波譜很小的一部分(圖1)。由于視網(wǎng)膜中的感光細胞缺乏能夠感知紅外光的感光蛋白,人類和哺乳動物無法通過視覺系統(tǒng)感知紅外光,為此人們發(fā)明了以光電轉(zhuǎn)換和光電倍增技術(shù)為基礎(chǔ)的紅外夜視儀,但是這樣的紅外夜視儀有著佩戴不便、供電有限、同可見光環(huán)境不兼容等缺陷。因此,不借助外界工具,發(fā)展自身感知紅外光的能力,不僅將幫助我們獲取超出可見光譜范圍的信息,而且可以幫助人類在復(fù)雜環(huán)境中通過視覺信息做出迅速和正確的判斷。
近日,中外科學(xué)家結(jié)合視覺神經(jīng)生物醫(yī)學(xué)與創(chuàng)新納米技術(shù),首次實現(xiàn)了動物裸眼紅外光感知和紅外圖像視覺能力。他們利用一種可吸收紅外光發(fā)出可見光的納米顆粒,將其導(dǎo)入(眼內(nèi)注射)動物視網(wǎng)膜中以實現(xiàn)紅外視覺感知。這種納米顆粒可以牢牢地貼附在感光細胞表面,成為一種隱蔽的、無需外界供能的“納米天線”。通過多種神經(jīng)視覺生理實驗和多層面的視覺行為學(xué)實驗,研究人員證明了這些“納米天線”不僅使小鼠獲得了感知紅外線的能力,還可以分辨復(fù)雜的近紅外圖像(圖2)。這種“納米天線”具有良好的生物相容性,可長期存在于動物視網(wǎng)膜中發(fā)揮作用,對視網(wǎng)膜及動物視覺能力均沒有明顯的負面影響;而且,小鼠在獲得紅外視覺的同時,其可見光視覺并沒有受到影響。
這種新型的可與感光細胞緊密結(jié)合的納米修飾技術(shù)有效地拓展了動物視覺的波譜范圍,突破了自然界賦予動物的視覺感知物理*限。該項技術(shù)不僅有望將人類的視覺拓展到紅外光波長范圍,還有可能輔助修復(fù)視覺感知波譜缺陷的相關(guān)疾病(如紅色色盲),而且在生物納米裝置的開發(fā)研究中也具有潛在的應(yīng)用價值。相關(guān)研究成果發(fā)表在Cell雜志上,并被Cell雜志選為該期**的科普視頻進行了重點推廣。
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