Исследователи разработали новые контактные линзы, которые позволяют видеть в ближнем инфракрасном диапазоне и могут восстановить цветовое восприятие у людей с дальтонизмом.
Участник исследования надевает на глаз одну из линз для ночного видения. (Изображение предоставлено Юцянем Ма, Юнуо Чен, Хан Чжао)
Ученые создали контактные линзы для ночного видения, которые, по их словам, могут обеспечить людям «сверхзрение».
Линзы, в которых используются наночастицы для поглощения низкочастотного света перед его излучением в видимом спектре, позволяют пользователям видеть инфракрасные волны, которые в противном случае были бы невидимы для человеческого глаза.
И в отличие от традиционных очков ночного видения, этим линзам не требуется источник питания. Исследователи описали новые линзы 22 мая в журнале Cell Press.
«Наше исследование открывает потенциал для создания неинвазивных носимых устройств, которые обеспечат людям сверхзрение», — заявил старший автор исследования Тянь Сюэ, нейробиолог из Научно-технического университета Китая. «У этого материала есть множество потенциальных применений. Например, мерцающий инфракрасный свет можно использовать для передачи информации в целях безопасности, спасения, шифрования или защиты от подделок».
Традиционные очки ночного видения, впервые использованные в ночных боях во время Второй мировой войны, оснащены электронной усилительной лампой, которая преобразует видимый свет или фотоны ближнего инфракрасного диапазона в электроны. Затем эти электроны направляются на люминесцентный экран, заставляя его светиться зелёным.
Но для таких очков обычно требуется источник питания, что делает их громоздкими. Инфракрасные очки также не способны точно различать свет в инфракрасном диапазоне, особенно на более длинных волнах.
Чтобы создать новые линзы, учёные внедрили наночастицы в гибкие нетоксичные полимеры, которые обычно используются в мягких контактных линзах. Наночастицы, состоящие из фторида гадолиния натрия, в который встроены люминесцентные иттрий, эрбий и золото, поглощают фотоны ближнего инфракрасного диапазона от 800 до 1600 нанометров, а затем испускают их в виде видимого света с длиной волны от 380 до 750 нанометров.
Сначала исследователи протестировали свои новые линзы на мышах. Мыши с новыми линзами предпочитали тёмные коробки коробкам, освещённым инфракрасным светом, в то время как мыши без линз не отдавали им предпочтения. (Мыши — сумеречные животные, которые обычно держатся в темноте, чтобы избежать встречи с хищниками.) Кроме того, зрачки мышей с линзами сужались в присутствии источников инфракрасного света, а сканирование мозга показало, что их зрительные центры активизировались.
Затем команда протестировала линзы на людях. Люди могли воспринимать мерцающий инфракрасный свет и определять его направление. По словам исследователей, инфракрасное зрение усиливалось, когда участники закрывали глаза.
«Всё предельно ясно: без контактных линз испытуемый ничего не видит, но когда он их надевает, то отчётливо видит мерцание инфракрасного света», — сказал Сюэ. «Мы также обнаружили, что когда испытуемый закрывает глаза, он ещё лучше воспринимает эту мерцающую информацию, потому что ближний инфракрасный свет проникает через веко эффективнее, чем видимый свет, поэтому помех от видимого света меньше».
Ученые заменили наночастицы, встроенные в линзы, на модифицированные версии, которые преобразуют определенные части спектра ближнего инфракрасного диапазона в синий, зеленый и красный. Исследователи предположили, что эту модификацию можно использовать для помощи людям с дальтонизмом.
«Преобразуя красный видимый свет в нечто похожее на зелёный видимый свет, эта технология может сделать невидимое видимым для людей с дальтонизмом», — сказал Сюэ.
Несмотря на эти многообещающие достижения, предстоит ещё много работы, прежде чем линзы увидят свет. В настоящее время они улавливают только свет, излучаемый светодиодными источниками, которые невероятно яркие, поэтому учёным необходимо повысить чувствительность линз, чтобы улавливать свет меньшей интенсивности.
Близость линз к сетчатке также может препятствовать распознаванию мелких деталей, поэтому исследователи разработали систему носимых очков для просмотра объектов с более высоким разрешением.