Esplorteamo gvidata de Profesoro XUE Tian kaj Profesoro MA Yuqian de la Universitato de Scienco kaj Teknologio de Ĉinio (USTC), en kunlaboro kun pluraj esplorgrupoj, sukcese ebligis homan preskaŭ-infraruĝan (NIR) spactempan kolorvidon per suprenkonvertaj kontaktlensoj (UCL-oj). La studo estis publikigita interrete en Cell la 22-an de majo 2025 (EST), kaj estis prezentita en gazetara komuniko deĈela Gazetaro.
En la naturo, elektromagnetaj ondoj ampleksas larĝan gamon da ondolongoj, sed la homa okulo povas percepti nur mallarĝan parton konatan kiel videbla lumo, igante NIR-lumon preter la ruĝa fino de la spektro nevidebla por ni.
Fig1. Elektromagnetaj ondoj kaj videbla lumspektro (Bildo de la teamo de Profesoro XUE)
En 2019, teamo gvidata de Profesoro XUE Tian, MA Yuqian, kaj HAN Gang atingis grandan sukceson per injektado de suprenkonvertaj nanomaterialoj en la retinojn de bestoj, ebligante la unuan nudokulan NIR-bildan vidkapablon ĉe mamuloj. Tamen, pro la limigita aplikebleco de intravitrea injekto ĉe homoj, la ĉefa defio por ĉi tiu teknologio kuŝas en ebligi homan percepton de NIR-lumo per neinvaziaj rimedoj.
Molaj travideblaj kontaktlensoj faritaj el polimeraj kompozitoj provizas porteblan solvon, sed la disvolviĝo de UCL-oj alfrontas du ĉefajn defiojn: atingi efikan suprenkonvertan kapablon, kiu postulas altan dopadon de suprenkonvertaj nanopartikloj (UCNP-oj), kaj konservi altan travideblecon. Tamen, la enkorpigo de nanopartikloj en polimerojn ŝanĝas iliajn optikajn ecojn, malfaciligante la ekvilibron de alta koncentriĝo kun optika klareco.
Per surfaca modifo de UCNP-oj kaj rastrumo de refraktindic-kongruaj polimeraj materialoj, esploristoj evoluigis UCL-ojn (UCL-ojn) atingante 7-9% UCNP-integriĝon, konservante pli ol 90% travideblecon en la videbla spektro. Krome, UCL-oj montris kontentigan optikan funkciadon, hidrofilecon kaj biokongruecon, kun eksperimentaj rezultoj montrantaj, ke kaj musaj modeloj kaj homaj portantoj povis ne nur detekti NIR-lumon, sed ankaŭ diferencigi ĝiajn tempajn frekvencojn.
Pli impone, la esplorteamo desegnis porteblan okulvitran sistemon integritan kun subregulaj lensoj (UCL-oj) kaj optimumigitan optikan bildigon por superi la limigon, ke konvenciaj UCL-oj nur provizas al uzantoj malglatan percepton de proksimaj infraruĝaj (NIR-bildoj). Ĉi tiu antaŭenigo ebligas al uzantoj percepti NIR-bildojn kun spaca rezolucio komparebla al videbla lumvido, permesante pli precizan rekonon de kompleksaj NIR-padronoj.
Por plu trakti la ĝeneraligitan ĉeeston de plurspektra NIR-lumo en naturaj medioj, esploristoj anstataŭigis tradiciajn UCNP-ojn per trikromataj UCNP-oj por disvolvi trikromatajn suprenkonvertajn kontaktlensojn (tUCL-ojn), kiuj ebligis al uzantoj distingi tri apartajn NIR-ondolongojn kaj percepti pli larĝan NIR-kolorspektron. Integrante kolorajn, tempajn kaj spacajn informojn, tUCL-oj ebligis precizan rekonon de plurdimensiaj NIR-ĉifritaj datumoj, ofertante plibonigitan spektran selektivecon kaj kontraŭ-interferajn kapablojn.
Fig. 2. La koloraspekto de diversaj padronoj (ŝajnigitaj reflektaj speguloj kun malsamaj reflektaj spektroj) sub videbla kaj NIR-lumo, kiel vidite per la portebla okulvitra sistemo integrita kun tUCL-oj. (Bildo de la teamo de Profesoro XUE)
Fig3. UCL-oj ebligas homan percepton de NIR-lumo en tempaj, spacaj kaj kromataj dimensioj. (Bildo de la teamo de Profesoro XUE)
Ĉi tiu studo, kiu montris porteblan solvon por NIR-vido en homoj per UCL-oj, provizis pruvon de la koncepto por NIR-kolorvido kaj malfermis esperigajn aplikojn en sekureco, kontraŭfalsigo kaj la traktado de kolorvidaj mankoj.
Papera ligilo:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019
(Verkita de XU Yehong, SHEN Xinyi, Redaktita de ZHAO Zheqian)
Afiŝtempo: 07-06-2025