Может ли наука когда-нибудь дать нам сверхчеловеческие способности? Результаты нового исследования показывают, что это действительно возможно. Так, группа ученых использовала раствор наночастиц, чтобы дать обычным мышам способность видеть в ближнем инфракрасном диапазоне, передает ZME Science.
«Когда мы смотрим на Вселенную, мы видим только видимый свет», – сказал Ганг Хан, главный исследователь проекта и научный сотрудник Медицинской школы Массачусетского университета. «Но, если бы у нас было ближнее инфракрасное зрение, мир выглядел совершенно по-новому и в темное время суток можно было бы обходится без громоздкого оборудования для ночного видения».
Мы можем видеть, потому что палочки и колбочки – фоторецепторные клетки в сетчатке глаза – поглощают фотоны света и посылают соответствующие электрические сигналы в мозг. Но не весь свет поглощается из-за того, что некоторые длины волн слишком короткие или слишком длинные.
Большинство млекопитающих, включая людей, могут видеть только в узком диапазоне электромагнитного спектра, называемого видимым светом. Видимый спектр находится в диапазоне длины волн от 380 нм до 740 нм, а инфракрасный – от 800 нм до одного миллиметра.
Чтобы «увидеть» объекты, испускающие инфракрасный свет, ученым пришлось изобрести специальные устройства, такие как телескопы или тепловизионные камеры. Последние, например, оснащены детекторами, которые могут транслировать инфракрасное излучение, назначая каждой температуре оттенок цвета. Более холодным температурам часто дают оттенок синего, фиолетового или зеленого, в то время как более теплым температурам можно присвоить оттенок красного, оранжевого или желтого цвета.
Но возможно ли обнаружить инфракрасный свет без какого-либо оборудования? Исследователи из Медицинской школы Массачусетского университета доказали реальность этой идеи.
Для своего исследования Хан и его коллеги ввели в глаза обычных мышей особый тип наночастиц, называемый наночастицами с повышением частоты (UCNP). Раствор наночастиц содержит редкоземельные элементы эрбий и иттербий, которые могут преобразовывать низкоэнергетические инфракрасные фотоны в видимый зеленый свет с более высокой энергией.
Таким образом, после введения, наночастицы (белого цвета) связываются с палочками и колбочками в сетчатке мышей, позволяя грызунам ощущать инфракрасное излучение.
Чтобы проверить, действительно ли мыши могут обнаружить инфракрасное излучение, исследователи разработали серию физиологических и поведенческих тестов.
Во время одного такого теста мышей помещали в Y-образный резервуар с водой, где одна из веток имела отверстие, через которое грызуны могли убежать. Маршрут побега был отмечен видимым светом в форме треугольника, в то время как другой заблокированный конец был обозначен аналогично освещенным кругом.
После нескольких раундов обучения видимый свет был заменен инфракрасным.
«Мыши с инъекцией частиц могли ясно видеть треугольник и плавать к нему каждый раз, но мыши без инъекции не могли видеть или различать разницу между двумя формами», – говорит Хан.
Однократное введение наночастиц в глаза мышей дало инфракрасное зрение на срок до 10 недель. Хотя был незначительный побочный эффект (мутная роговица), но он исчез менее чем за неделю. Испытания не обнаружили повреждений структуры сетчатки. А это позволяет предполагать, что процедура безопасна.
Однако прежде чем сделать то же самое с людьми, предстоит еще много работы. С одной стороны, существуют неопределенности биосовместимости, поскольку UCNP неорганические. Хан хотел бы заменить их органическими красителями вместо редкоземельных элементов.
«Мы показали, что можем создавать органические UCNP с гораздо более высокой яркостью по сравнению с неорганическими»
Помимо того, что люди могут видеть за пределами наших естественных возможностей, эта процедура может быть полезна в медицине для коррекции дефицита зрения красного цвета у человека или для запуска высвобождения лекарственного средства при контакте с инфракрасным светом.
Исследователи представят свои результаты на Национальной встрече и выставке Американского химического общества (ACS) осенью 2019 года.
