猜你喜歡
更多>擁有一雙“夜眼”,就能在夜間看清物體,這個(gè)夢想即將變成現(xiàn)實(shí)。日前,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部薛天教授研究組與美國馬薩諸塞州州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院韓綱教授研究組合作,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(shí)現(xiàn)動(dòng)物裸眼紅外光感知和紅外圖像視覺能力??蒲腥藛T通過實(shí)驗(yàn),讓小老鼠擁有了“夜眼”,實(shí)現(xiàn)了“夜視”。
自然界中電磁波波譜范圍很廣,其中能被我們的眼睛感受的可見光只占電磁波波譜里很小的一部分,哺乳動(dòng)物無法看到大于700nm的紅外線,這是由感光蛋白所固有的物理化學(xué)特性所決定的。然而紅外線廣泛存在于自然界中,對其的探測感知將幫助我們獲取超過可見光譜范圍的信息。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,但是其有一系列缺陷,比如通常比較笨重、需要靠有限的電池供電、可能被強(qiáng)光過曝、同可見光環(huán)境不兼容等。
為解決上述問題并發(fā)展裸眼無源紅外視覺拓展技術(shù),中國科大薛天研究組同美國馬薩諸塞州州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院韓綱研究組合作,嘗試?yán)靡环N可吸收紅外光發(fā)出可見光的上轉(zhuǎn)換納米材料,導(dǎo)入動(dòng)物視網(wǎng)膜中,以實(shí)現(xiàn)紅外視覺感知。體外感光細(xì)胞單細(xì)胞光電生理記錄證實(shí),這種納米材料確實(shí)可以在吸收紅外光之后,激發(fā)小鼠視桿細(xì)胞電活動(dòng)。為了縮短納米顆粒與感光細(xì)胞的距離,從而提高紅外敏感度,并使其能夠長時(shí)間地留存在視網(wǎng)膜感光細(xì)胞層,研究人員發(fā)展了一種特異表面修飾方法,使其可以與感光細(xì)胞膜表面特異糖基分子緊密連接,從而牢牢地貼附在感光細(xì)胞感光外段的表面。研究人員通過多種神經(jīng)視覺生理實(shí)驗(yàn),從單細(xì)胞電生理記錄,在體視網(wǎng)膜電圖(ERG)和視覺誘發(fā)電位(VEP),到多層面的視覺行為學(xué)實(shí)驗(yàn),證明了從外周感光細(xì)胞到大腦視覺中樞,視網(wǎng)膜下腔注射納米顆粒的小鼠不僅獲得感知紅外線的能力,還可以分辨復(fù)雜的紅外圖像。
值得指出的是,在獲得紅外視覺的同時(shí),小鼠的可見光視覺沒有受到影響。而且令人興奮的是,動(dòng)物可以同時(shí)看到可見光與紅外光圖像。同時(shí),研究人員發(fā)現(xiàn),pbUCNPs納米材料具有良好的生物相容性,從分子、細(xì)胞到組織器官以及動(dòng)物行為的檢驗(yàn)證明,pbUCNPs納米材料可長期存在于動(dòng)物視網(wǎng)膜中發(fā)揮作用,而對視網(wǎng)膜及動(dòng)物視覺能力均沒有明顯負(fù)面影響。這些結(jié)果清晰地表明,此項(xiàng)技術(shù)有效地拓展了動(dòng)物的視覺波譜范圍,首次實(shí)現(xiàn)裸眼無源的紅外圖像視覺感知,突破了自然界賦予動(dòng)物的視覺感知物理極限。
這項(xiàng)技術(shù)不僅能賦予我們超級(jí)視覺能力,通過開發(fā)具有不同吸收和發(fā)射光譜參數(shù)的納米材料,還有可能輔助修復(fù)與視覺感知波譜缺陷相關(guān)的疾病,例如紅色色盲。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)還可以被賦予更多的創(chuàng)新性功能,例如眼底藥物的局部緩釋,光控藥物釋放等。多種應(yīng)用拓展已經(jīng)在相關(guān)實(shí)驗(yàn)室展開。
據(jù)悉,這項(xiàng)研究成果于2019年2月28日(美國東部時(shí)間)在線發(fā)表于國際頂級(jí)期刊Cell上,并被Cell雜志選為本期唯一科普視頻進(jìn)行重點(diǎn)推廣。
標(biāo)簽: 哺乳動(dòng)物 紅外視覺能力
最新推薦
更多>武漢地鐵幾點(diǎn)開班收班(武漢地鐵幾點(diǎn)開班)
河北啟動(dòng)干旱防御Ⅳ級(jí)應(yīng)急響應(yīng) 多措并舉保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)
鄧倫犯了什么事 鄧倫被強(qiáng)制執(zhí)行 基本情況講解
國產(chǎn)小爆款《火山的女兒》銷量60萬!Steam好評(píng)如潮
GGII:6月全國備案154個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目 總規(guī)模達(dá)15.4GW/34.9GWh
聯(lián)泰環(huán)保:聯(lián)合中標(biāo)汕頭市澄海區(qū)蓮下污水處理廠二期及配套管網(wǎng)完善建設(shè)項(xiàng)目
猜你喜歡
更多>要聞
更多>終極斗羅15:家丑不可外揚(yáng),傳靈塔卻反其道而行之
新化:洋溪鎮(zhèn)撬動(dòng)行業(yè)協(xié)會(huì)力量,助推農(nóng)村建筑安全、耕地保護(hù)和控違拆違工作良性開展
嘉峪關(guān)酒泉機(jī)場工程順利通過行業(yè)驗(yàn)收 計(jì)劃9月7日復(fù)航
3連板大連熱電(600719.SH):擬籌劃的資產(chǎn)重組事項(xiàng)存在不確定性
昊華科技(600378)周評(píng):本周跌3.29%,主力資金合計(jì)凈流出1578.27萬元
借力AI賦能全球創(chuàng)作者 萬興科技攜Wondershare Filmora亮相創(chuàng)作
全部真實(shí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)!華為云展示盤古大模型行業(yè)應(yīng)用