作者:杨保国 杨凡 来源: 中国科学报 发布时间:2019/3/5 11:11:14
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科学家实现哺乳动物裸眼红外光感知

 

本报讯(记者杨保国 通讯员杨凡)中国科学技术大学生命科学与医学部教授薛天研究组同美国马萨诸塞州立大学医学院教授韩纲研究组合作,结合视觉神经生物医学与创新纳米技术,首次实现动物裸眼红外光感知和红外图像视觉能力,研究成果日前在线发表于《细胞》。

自然界中电磁波波谱范围很广,其中能被我们眼睛感受的可见光只占很小的一部分。哺乳动物无法看到大于700 nm的红外线,这是由感光蛋白固有的物理化学特性决定的。然而红外线广泛存在于自然界中,对其探测感知将帮助我们获取超过可见光谱范围的信息。

研究人员尝试利用一种可吸收红外光发出的可见光的上转换纳米材料,导入动物视网膜中以实现红外视觉感知。研究记录证实,这种纳米材料确实可以吸收红外光并激发小鼠视杆细胞电活动。为缩短纳米颗粒与感光细胞的距离,提高红外敏感度,并使其能长时间留存在视网膜感光细胞层,研究人员发展了一种特异表面修饰方法,使其与感光细胞膜表面特异糖基分子紧密连接,从而牢固贴附在感光细胞感光外段的表面。

实验证明,视网膜下腔注射纳米颗粒的小鼠不仅获得感知红外线的能力,还可以分辨复杂的红外图像。小鼠的可见光视觉没有受到影响,可以同时看到可见光与红外光图像。研究人员还发现,这种纳米材料具有良好的生物相容性,可长期存在于动物视网膜中发挥作用,对视网膜及动物视觉能力没有明显负面影响。

该技术有效拓展了动物的视觉波谱范围,首次实现裸眼无源的红外图像视觉感知,突破了自然界赋予动物的视觉感知物理极限。

相关论文信息:DOI:10.1016/j.cell.2019.01.038

《中国科学报》 (2019-03-05 第1版 要闻)
 
 
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