Υγεία

Ορατό και το υπέρυθρο φως σε πειραματόζωα


Χρησιμοποιώντας μεθόδους νανοτεχνολογίας σε πειραματόζωα (ποντίκια), επιστήμονες στην Κίνα κατάφεραν να βελτιώσουν την όρασή τους, έτσι ώστε να να τους είναι ορατό και το υπέρυθρο φως, που κανονικά είναι αόρατο για τον άνθρωπο και τα περισσότερα ζώα.

Το επίτευγμα ανοίγει τον δρόμο πιθανώς για νέες θεραπείες, αλλά και για εφαρμογές στρατιωτικές, ασφάλειας και κρυπτογράφησης. Ίσως στο απώτερο μέλλον να καταστεί εφικτό ακόμη και οι άνθρωποι -με τις κατάλληλες τροποποιήσεις στα μάτια τους- να βλέπουν στο υπέρυθρο χωρίς την ανάγκη κάποιας συσκευής.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τους Τιάν Σούε και Τζιν Μπάο του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό βιολογίας Cell (Κύτταρο), εισήγαγαν νανοσωματίδια στα μάτια των ποντικιών, κάτι που επέτρεψε στα ζώα να αποκτήσουν υπέρυθρη όραση για διάστημα έως δέκα εβδομάδων, ακόμη και τη μέρα, καθώς επίσης με ελάχιστες παρενέργειες. 

Οι άνθρωποι και άλλα θηλαστικά μπορούν να δουν μόνο σε ορισμένα μήκη κύματος του φωτός, αλλά όχι την υπέρυθρη ακτινοβολία, που έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος από το ορατό φως. Η υπέρυθρη βρίσκεται παντού γύρω μας, καθώς άνθρωποι, ζώα και αντικείμενα λόγω της θερμότητας τους εκπέμπουν υπέρυθρο φως, ενώ τα αντικείμενα μπορούν επίσης να αντανακλούν το υπέρυθρο φως.

«Το ορατό φως που μπορεί να γίνει αντιληπτό από τη φυσική όραση των ανθρώπων, καταλαμβάνει ένα πολύ μικρό μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Όμως τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που είναι μακρύτερα ή βραχύτερα από το ορατό φως, μεταφέρουν πολλές πληροφορίες», δήλωσε ο Σούε.

Όταν το φως εισέρχεται στο μάτι και πέφτει πάνω στον αμφιβληστροειδή, τα κύτταρα φωτοϋποδοχείς (τα κωνία και τα ραβδία) απορροφούν τα φωτόνια με μήκη κύματος του ορατού φωτός και στέλνουν τα αντίστοιχα ηλεκτρικά σήματα στον εγκέφαλο. Επειδή όμως τα υπέρυθρα μήκη κύματος είναι πολύ μεγάλα για να απορροφηθούν από τους φωτοϋποδοχείς, είμαστε ανίκανοι να δούμε στο υπέρυθρο.

Οι ερευνητές ανέπτυξαν νανοσωματίδια που μπορούν να προσδεθούν στα κύτταρα φωτοϋποδοχείς του ματιού και να λειτουργήσουν με τον ίδιο τρόπο αλλά στο υπέρυθρο. Όταν το υπέρυθρο φως πέφτει στο μάτι, τα νανοσωματίδια μπορούν να «πιάσουν» αυτά τα μεγαλύτερα μήκη κύματος, ενώ τα σχετικά σήματα στέλνονται στη συνέχεια στον εγκέφαλο.

Η τεχνολογία βασίζεται στην μετατροπή του υπέρυθρου φωτός σε μικρότερο μήκος κύματος εντός της γκάμας του ορατού φωτός.

Στο πείραμα με τα ποντίκια (τα οποία όπως και οι άνθρωποι δεν μπορούν να δουν στο υπέρυθρο), τα νανοσωματίδια απορρόφησαν υπέρυθρο φως με μήκος κύματος 980 νανομέτρων και το μετέτρεψαν σε φως των 535 νανομέτρων, πράγμα που έκανε το υπέρυθρο φως να φαίνεται σαν πράσινο χρώμα. Μέσω διαφόρων τεστ, οι επιστήμονες επιβεβαίωσαν ότι τα τρωκτικά μπορούσαν όντως να αντιληφθούν πλέον το υπέρυθρο φως.

«Πιστεύουμε ότι αυτή η τεχνολογία μπορεί να δουλέψει επίσης στα ανθρώπινα μάτια, όχι μόνο δημιουργώντας έτσι μια σούπερ-όραση, αλλά και για νέες θεραπείες σε ανθρώπους που δεν βλέπουν το κόκκινο χρώμα», δήλωσε ο Σούε. «Η νέα τεχνολογία που αναπτύξαμε, μπορεί τελικά να επιτρέψει στα ανθρώπινα όντα να δουν πέρα από τις φυσικές ικανότητές τους», πρόσθεσε.

Τα εν λόγω νανοσωματίδια θα μπορούσαν να ενσωματωθούν και να βελτιώσουν τη σημερινή τεχνολογία υπέρυθρης όρασης που βασίζεται σε αισθητήρες και κάμερες, αλλά έχει ακόμη αρκετούς περιορισμούς.
 
Δείτε την επιστημονική δημοσίευση στην ακόλουθη διεύθυνση:

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30101-1

Διαβάστε επίσης