En Fuerschungsteam ënnert der Leedung vum Prof. XUE Tian a Prof. MA Yuqian vun der University of Science and Technology of China (USTC) huet zesumme mat verschiddene Fuerschungsgruppen d'Faarfsicht am noen Infraroutberäich (NIR) duerch Upconversion-Kontaktlënsen (UCLs) erfollegräich erméiglecht. D'Studie gouf den 22. Mee 2025 (EST) online an der Cell publizéiert a gouf an enger Pressematdeelung vun ... publizéiert.Zell Press.
An der Natur erstrecken elektromagnetesch Wellen e breede Spektrum vu Wellelängten, awer dat mënschlecht A kann nëmmen en enken Deel vum siichtbare Liicht gesinn, wouduerch NIR-Liicht iwwer dem rouden Enn vum Spektrum eraus fir eis onsichtbar ass.
Fig. 1. Elektromagnetesch Wellen a siichtbaart Liichtspektrum (Bild vum Team vum Prof. XUE)
Am Joer 2019 huet en Team ënnert der Leedung vum Prof. XUE Tian, MA Yuqian an HAN Gang en Duerchbroch erreecht andeems se Upconversion-Nanomaterialien an d'Netzhaut vun Déieren injizéiert hunn, wat déi éischt NIR-Bildsicht mat bloussem A bei Mamendéieren erméiglecht huet. Wéinst der limitéierter Anwendbarkeet vun der intravitrealer Injektioun beim Mënsch läit déi wichtegst Erausfuerderung fir dës Technologie awer doran, d'mënschlech Perceptioun vum NIR-Liicht duerch net-invasiv Mëttelen z'erméiglechen.
Weich transparent Kontaktlënsen aus Polymerkomposite bidden eng tragbar Léisung, awer d'Entwécklung vun UCLs steet virun zwou Haaptherausfuerderungen: d'Erreeche vun enger effizienter Upconversiounskapazitéit, déi Dotéierung vun Nanopartikelen mat héijer Upconversioun (UCNPs) erfuerdert, an d'Erhalen vun enger héijer Transparenz. D'Integratioun vun Nanopartikelen a Polymere verännert awer hir optesch Eegeschaften, wouduerch et schwéier ass, eng héich Konzentratioun mat optescher Kloerheet am Gläichgewiicht ze halen.
Duerch d'Uewerflächenmodifikatioun vun UCNPs an d'Screening vu polymere Materialien mat engem Breechungsindex hunn d'Fuerscher UCLs entwéckelt, déi eng UCNP-Integratioun vun 7–9% erreecht hunn, während se gläichzäiteg eng Transparenz vun iwwer 90% am visuelle Spektrum behalen hunn. Ausserdeem hunn d'UCLs eng zefriddestellend optesch Leeschtung, Hydrophilizitéit a Biokompatibilitéit gewisen, mat experimentellen Resultater déi weisen, datt souwuel Mausmodeller wéi och mënschlech Träger net nëmmen NIR-Liicht detektéiere konnten, mä och seng zäitlech Frequenzen differenzéiere konnten.
Méi beandrockend ass, datt d'Fuerschungsteam e tragbare Brëllesystem entwéckelt huet, dat mat UCLs integréiert ass an déi optesch Bildgebung optimiséiert huet, fir d'Limit ze iwwerwannen, datt konventionell UCLs de Benotzer nëmmen eng grob Perceptioun vun NIR-Biller ubidden. Dësen Fortschrëtt erméiglecht et de Benotzer, NIR-Biller mat enger raimlecher Opléisung ze gesinn, déi vergläichbar mat der Siicht am siichtbare Liicht ass, wat eng méi genee Erkennung vu komplexe NIR-Mustere erméiglecht.
Fir weider mat der verbreeter Präsenz vu multispektralem NIR-Liicht an natierlechen Ëmfeld eens ze ginn, hunn d'Fuerscher traditionell UCNPs duerch trichromatesch UCNPs ersat, fir trichromatesch Upconversion-Kontaktlënsen (tUCLs) z'entwéckelen, déi et de Benotzer erméiglecht hunn, dräi verschidde NIR-Wellenlängten z'ënnerscheeden an e méi breede NIR-Faarfspektrum ze gesinn. Duerch d'Integratioun vu Faarf-, zäitlechen a raimlechen Informatiounen hunn tUCLs eng präzis Erkennung vu multidimensionalen NIR-kodéierten Daten erméiglecht, wat eng verbessert spektral Selektivitéit an Anti-Interferenz-Fäegkeeten bitt.
Fig. 2. D'Faarfoptik vu verschiddene Musteren (simuléiert Reflexiounsspigelen mat verschiddene Reflexiounsspektren) ënner visueller an NIR-Beliichtung, wéi se duerch dat tragbart Brëllesystem gekuckt gëtt, dat mat tUCLs integréiert ass. (Bild vum Team vum Prof. XUE)
Fig. 3. UCLs erméiglechen d'mënschlech Perceptioun vum NIR-Liicht an zäitlechen, raimlechen a chromateschen Dimensiounen. (Bild vum Team vum Prof. XUE)
Dës Studie, déi eng tragbar Léisung fir NIR-Siicht beim Mënsch duerch UCLs demonstréiert huet, huet e Beweis vum Konzept fir NIR-Faarfsicht geliwwert a villverspriechend Uwendungen an der Sécherheet, Anti-Fälschungen an der Behandlung vu Faarfvisiounsdefiziter opgemaach.
Pabeierlink:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019
Geschriwwen vum XU Yehong, SHEN Xinyi, Editéiert vum ZHAO Zheqian)
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 07.06.2025