Mit Nanopartikeln könnte eines Tages Menschen geben built-in night vision

Mit Nanopartikeln könnte eines Tages Menschen geben built-in night vision

Filme mit Helden, die Superkräfte, wie Flug, X-ray vision oder eine außergewöhnliche Kraft, all die Wut. Aber während diese beliebte Charaktere, sind nur noch Flüge der Phantasie, haben die Wissenschaftler verwendeten Nanopartikel zu verleihen, eine echte Supermacht auf gewöhnliche Mäuse: die Fähigkeit zu sehen, nah-Infrarot-Licht. Heute, Wissenschaftler berichten Fortschritte in machen Versionen dieser Nanopartikel, könnten eines Tages geben, built-in Nacht-vision für den Menschen.

Die Forscher präsentieren Ihre Ergebnisse bei der American Chemical Society (ACS) Fallen 2019 National Meeting & Exposition.

„Wenn wir auf das Universum schauen, sehen wir nur das sichtbare Licht,“ sagt Gang Han, Ph. D., des Projekts principal investigator, wer stellt die Arbeit in der Sitzung. „Aber wenn wir nah-Infrarot-vision, konnten wir sehen, das Universum in eine ganz neue Art und Weise. Wir könnten in der Lage sein zu tun, Infrarot-Astronomie mit bloßem Auge, oder haben Nacht vision, ohne sperrige Ausrüstung.“

Die Augen von Menschen und anderen Säugetieren erkennen kann Licht zwischen den Wellenlängen von 400 und 700 Nanometer (nm). Nah-Infrarot (NIR) – Licht, auf der anderen Seite, hat längere Wellenlängen — 750 nm bis 1,4 Mikrometer. Wärmebildkameras können dabei helfen, die Menschen sehen in der Dunkelheit durch die Erkennung NIR-Strahlung abgegeben, die von Organismen oder Objekte, aber diese Geräte sind in der Regel sperrig und unbequem. Han und seine Kollegen fragten sich, ob Sie geben könnte-Mäusen mit NIR-vision durch das Einspritzen einer speziellen Art von nanomaterial, sogenannte upconversion-Nanopartikel (UCNPs), in Ihre Augen. Diese Nanopartikel, die enthalten die seltenen Erden erbium und ytterbium, umwandeln kann niedrig-Energie-Photonen, die von NIR-Licht in höheren Energie-grünes Licht, dass Säuger die Augen sehen können.

In der Arbeit veröffentlicht früher in diesem Jahr, die Forscher, die an der University of Massachusetts Medical School, gezielte UCNPs, um die Rezeptoren in Maus Augen durch die Anbringung eines proteins, bindet an ein Zuckermolekül auf der lichtempfänger-Oberfläche. Dann injiziert der lichtempfänger-Bindung UCNPs hinter der Netzhaut der Mäuse. Um zu bestimmen, ob die injizierten Mäusen konnte sehen und geistig verarbeiten NIR-Licht, das team führte mehrere physiologische und Verhaltens-tests. Zum Beispiel in einem test, den die Forscher Platzierten die Mäuse in eine Y-förmige tank Wasser. Der eine Zweig der tank hatte eine Plattform, die die Mäuse klettern konnte, um das Wasser entweichen. Die Forscher trainierten den Mäusen, um zu schwimmen in Richtung sichtbares Licht in der Form eines Dreiecks, das markiert den Fluchtweg. Mit einer ähnlich beleuchteten Kreis markiert den Zweig ohne Plattform. Die Forscher ersetzt, der das sichtbare Licht mit NIR-Licht. „Die Mäuse mit dem Teilchen-Injektion konnte sehen, das Dreieck eindeutig und schwimmen, um es nicht jedes mal, aber die Mäuse ohne die Einspritzung nicht sehen konnte, oder sagen, der Unterschied zwischen den beiden Formen“, sagt Han.

Obwohl die UCNPs beibehalten, in der die Mäuse die Augen für mindestens 10 Wochen und hat keinen merklichen Nebenwirkungen, Han will zur Verbesserung der Sicherheit und Sensibilität der Nanomaterialien, bevor er Sie betrachtet, zu versuchen, Sie aus in den Menschen. „Die UCNPs in unserer veröffentlichten Papier anorganisch sind, und es gibt einige Nachteile gibt,“ Han sagt. „Die Biokompatibilität ist nicht vollständig klar, und wir brauchen, um zu verbessern, die Helligkeit, die Nanopartikel für die menschliche Nutzung.“ Nun, das team ist das Experimentieren mit UCNPs aus zwei organischen Farbstoffen, anstatt von seltene-Erden-Elemente. „Wir haben gezeigt, dass wir Bio-UCNPs mit viel verbesserte Helligkeit im Vergleich mit der anorganischen diejenigen“, sagt er. Diese organische Nanopartikel emittieren kann entweder grüne oder Blaue Licht. Zusätzlich zu den verbesserten Eigenschaften der organischen Farbstoffe könnte auch weniger regulatorische Hürden.

Einer der nächsten Schritte für das Projekt ist die übersetzung der Technologie, um beste Freund des Menschen. „Wenn wir hatten ein super Hund, der konnte sehen, NIR-Licht, wir könnten das Projekt ein Muster auf ein Gesetzes-übertreter‘ s ‚ Körper von einem Abstand, und der Hund könnte Sie fangen, ohne andere Menschen,“ Han sagt. Superhelden-Kräfte abgesehen, könnte die Technologie auch eine wichtige medizinische Anwendungen wie die Behandlung von Erkrankungen des Auges. „Wir sind eigentlich auf der Suche auf die Nutzung von NIR-Licht zur Freigabe eines Medikaments aus der UNCPs, die speziell auf die Photorezeptoren,“ Han sagt.