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我國(guó)科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)哺乳動(dòng)物裸眼近紅外視覺(jué)

作者:宋檢 時(shí)間:2022-12-12 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

自然界中電磁波波譜范圍很廣,波長(zhǎng)由短至長(zhǎng)包括γ射線、X射線、紫外光、可見(jiàn)光、紅外線、微波、無(wú)線電波等,而人類(lèi)和哺乳動(dòng)物的視網(wǎng)膜只能感知可見(jiàn)光(波長(zhǎng)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(xì)胞缺乏能夠感知紅外光的感光蛋白,人類(lèi)和哺乳動(dòng)物無(wú)法通過(guò)視覺(jué)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(jiàn)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(jiàn)光譜范圍的信息,而且可以幫助人類(lèi)在復(fù)雜環(huán)境中通過(guò)視覺(jué)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(jué)神經(jīng)生物醫(yī)學(xué)與創(chuàng)新納米技術(shù),首次實(shí)現(xiàn)了動(dòng)物裸眼紅外光感知和紅外圖像視覺(jué)能力。他們利用一種可吸收紅外光發(fā)出可見(jiàn)光的納米顆粒,將其導(dǎo)入(眼內(nèi)注射)動(dòng)物視網(wǎng)膜中以實(shí)現(xiàn)紅外視覺(jué)感知。這種納米顆??梢岳卫蔚刭N附在感光細(xì)胞表面,成為一種隱蔽的、無(wú)需外界供能的“納米天線”。通過(guò)多種神經(jīng)視覺(jué)生理實(shí)驗(yàn)和多層面的視覺(jué)行為學(xué)實(shí)驗(yàn),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(zhǎng)期存在于動(dòng)物視網(wǎng)膜中發(fā)揮作用,對(duì)視網(wǎng)膜及動(dòng)物視覺(jué)能力均沒(méi)有明顯的負(fù)面影響;而且,小鼠在獲得紅外視覺(jué)的同時(shí),其可見(jiàn)光視覺(jué)并沒(méi)有受到影響。

這種新型的可與感光細(xì)胞緊密結(jié)合的納米修飾技術(shù)有效地拓展了動(dòng)物視覺(jué)的波譜范圍,突破了自然界賦予動(dòng)物的視覺(jué)感知物理*限。該項(xiàng)技術(shù)不僅有望將人類(lèi)的視覺(jué)拓展到紅外光波長(zhǎng)范圍,還有可能輔助修復(fù)視覺(jué)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(kāi)發(fā)研究中也具有潛在的應(yīng)用價(jià)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(jìn)行了重點(diǎn)推廣。

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