Hiji tim panalungtikan dipingpin ku Prof XUE Tian jeung Prof MA Yuqian ti Universitas Élmu sarta Téknologi Cina (USTC), dina kolaborasi jeung sababaraha grup panalungtikan, geus hasil sangkan manusa deukeut-infra red (NIR) visi warna spatiotemporal ngaliwatan upconversion contact lenses (UCLs). Panaliti ieu diterbitkeun online dina Sél tanggal 22 Mei 2025 (EST), sareng diulas dina siaran Warta kuPencét sél.
Di alam, gelombang éléktromagnétik manjangkeun rupa-rupa panjang gelombang, tapi panon manusa ngan ukur tiasa ningali sabagian sempit anu katelah cahaya katingali, ngajantenkeun cahaya NIR saluareun tungtung spéktrum beureum teu katingali ku urang.
Gbr1. Gelombang éléktromagnétik sareng spéktrum cahaya katingali (Gambar ti tim Prof. XUE)
Taun 2019, tim anu dipimpin ku Prof. XUE Tian, MA Yuqian, sareng HAN Gang ngahontal terobosan ku nyuntikkeun bahan nanokonversi kana rétina sato, ngamungkinkeun kamampuan visi gambar NIR mata taranjang anu munggaran dina mamalia. Nanging, kusabab katerbatasan aplikasi suntikan intravitreal dina manusa, tangtangan konci pikeun téknologi ieu aya dina ngamungkinkeun persépsi manusa kana cahaya NIR ngaliwatan cara non-invasif.
Lensa kontak transparan lemes dijieunna tina komposit polimér nyadiakeun solusi wearable, tapi ngamekarkeun UCLs nyanghareupan dua tantangan utama: achieving kamampuhan upconversion efisien, nu merlukeun upconversion nanopartikel tinggi (UCNPs) doping, sarta ngajaga transparansi tinggi. Tapi, ngasupkeun nanopartikel kana polimér ngarobah sipat optikna, sahingga hésé pikeun nyaimbangkeun konsentrasi luhur jeung kajelasan optik.
Ngaliwatan modifikasi permukaan UCNPs jeung screening bahan polymeric réfraktif-indéks-cocog, peneliti dimekarkeun UCLs achieving 7-9% integrasi UCNP bari ngajaga leuwih 90% transparansi dina spéktrum katempo. Saterusna, UCLs nunjukkeun kinerja optik nyugemakeun, hydrophilicity, sarta biocompatibility, kalawan hasil eksperimen némbongkeun yén duanana model murine na wearers manusa teu ngan bisa ngadeteksi lampu NIR tapi ogé ngabedakeun frékuénsi temporal na.
Langkung impressively, tim peneliti mendesain sistem kacamata wearable terpadu kalayan UCLs sarta dioptimalkeun Imaging optik pikeun nungkulan watesan yén UCLs konvensional ngan nyadiakeun pamaké kalawan persepsi kasar tina gambar NIR. Kamajuan ieu ngamungkinkeun para pamaké pikeun nganggap gambar NIR kalayan résolusi spatial anu dibandingkeun sareng visi cahaya anu katingali, ngamungkinkeun pangakuan anu langkung akurat pikeun pola NIR anu kompleks.
Pikeun leuwih jauh Cope jeung ayana nyebar tina lampu NIR multispektral di lingkungan alam, peneliti ngaganti UCNPs tradisional jeung UCNPs trichromatic pikeun ngembangkeun lénsa kontak upconversion trichromatic (tUCLs), nu ngamungkinkeun pamaké pikeun ngabedakeun tilu panjang gelombang NIR béda jeung ngarasa spéktrum warna NIR lega. Ku ngahijikeun informasi warna, temporal, jeung spasial, tUCLs diwenangkeun pikeun pangakuan tepat data multi-dimensi NIR-disandi, nawarkeun ningkat selectivity spéktral jeung kamampuhan anti gangguan.
Gbr2. Penampilan warna tina rupa-rupa pola (simulated eunteung reflective kalawan spéktra pantulan béda) dina katerangan ditingali tur NIR, sakumaha ditempo ngaliwatan sistem kacamata wearable terpadu kalayan tUCLs. (Gambar ti tim Prof. XUE)
Gbr3. UCLs ngaktifkeun persepsi manusa ngeunaan cahaya NIR dina dimensi temporal, spasial, jeung kromatik. (Gambar ti tim Prof. XUE)
Panaliti ieu, anu nunjukkeun solusi anu tiasa dianggo pikeun visi NIR di manusa ngalangkungan UCL, nyayogikeun bukti konsép pikeun visi warna NIR sareng muka aplikasi anu ngajangjikeun dina kaamanan, anti-pemalsuan, sareng pengobatan kakurangan visi warna.
Patalina kertas:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019
(Ditulis ku XU Yehong, SHEN Xinyi, Diédit ku ZHAO Zheqian)
waktos pos: Jun-07-2025