Professeur, Université des Sciences et Technologies de Chine Sciences de la vie et professeur de médecine groupe d'étude Xue-jour et l'École de médecine de l'Université du Massachusetts State (Université de Massachusetts Medical School) Coopération du groupe de recherche Han Gang, combiné avec biomédicale du nerf optique et l'innovation en nanotechnologie, pour la première fois oeil nu animal infrarouge optique et des images infrarouges capacité de perception visuelle. Les résultats de la recherche le 28 Février (heure de l'Est), publié en ligne dans la revue internationale « cellule » (Cell), et était la seule question de la mise au point du magazine Cell sur la promotion de la vidéo scientifique.
nature électromagnétique très large plage spectrale, à court et à division de longueur d'onde longue comprennent des rayons y, des rayons X, la lumière UV, la lumière visible, les rayons infrarouges, micro-ondes, des ondes radio et analogues. Une petite partie de la population peut sentir les yeux seulement du spectre électromagnétique dans le visible (Fig. 1), qui est par la rétine de l'oeil cellules photoréceptrices protéine photoréceptrice propriétés physico-chimiques intrinsèques déterminés. pour > 700nm lumière infrarouge, en raison de sa faible consommation d'énergie des photons, la protéine photoréceptrice (L'expression de l'opsine) doit être réduite avant que le peut être absorbé photons infrarouges absorption d'énergie de seuil, mais une faible seuil d'énergie rend excitation spontanée plus facile énergie protéine photoréceptrice, ce qui affecte le signal de détection bruit. Ainsi, il n'y avait pas d'évolution au cours de plus de 700 nm peut être perçue sur toutes les cellules photoréceptrices sensibles à la lumière infrarouge animaux de la protéine, mais ne peut pas former une image visuelle de la lumière infrarouge dans le cerveau (les animaux individuels tels que les serpents partie infrarouge de la capacité de détection de température perception obtenue).
Cependant, dans la nature l'infrarouge existe largement, sa perception permettra de détecter l'accès à l'information que le domaine spectral visible. Pour cette raison, les gens ont inventé la conversion photoélectrique et la vision nocturne infrarouge basée sur la technologie photomultiplicateur, mais une telle série de défauts infrarouge de vision nocturne, tels que sont généralement plus volumineux, peu pratique à porter après l'opération, le besoin de compter sur la puissance de la batterie limitée, pourrait est surexposé la lumière, la lumière visible est pas compatible avec l'environnement.
Pour résoudre les problèmes ci-dessus et de développer le passif il nu vision infrarouge pour développer la technologie, Xue Han groupe d'étude Gang-journée et de la coopération du groupe d'étude, essayez d'utiliser une absorption de la lumière infrarouge de la lumière visible émise par les nano-matériaux de conversion, de la rétine des animaux importés pour atteindre la perception visuelle infrarouge . les cellules photoréceptrices enregistrements in vitro de cellules isolées ont confirmé que le nanomatériau photoélectrique peut en effet absorber tige d'excitation de la lumière infrarouge activité électrique de cellules de souris. Afin de raccourcir les nanoparticules à distance les cellules photoréceptrices, ce qui augmente la sensibilité de l'infrarouge, et les nanoparticules peuvent être conservées pendant une longue période dans une des couches de cellules de photorécepteur de la rétine, les chercheurs ont mis au point un procédé spécifique de modification de surface, il peut être la surface cellulaire spécifique à sucre du photosensible moléculaires, sur la base des jonctions serrées ainsi fermement fixés à la surface photosensible du segment externe des cellules photoréceptrices (fig. 2). Après les nanoparticules ainsi modifiées dans un cache, sans « nano antenne » pour les chercheurs en dehors de l'énergie à ce intégrée « nano antenne » (nommé pbUCNPs photorécepteur contraignant Upconversion Nanoparticules), à savoir la liaison cellulaire spécifique de la rétine photorécepteur convertir les nanoparticules.
Les chercheurs ont diverses expériences neurophysiologique visuellement électrophysiologique des enregistrements à partir d'une seule cellule, in vivo électrorétinogramme (ERG) et visuelle potentiel évoqué (VEP), les expériences multidimensionnelles de comportement visuel révélées à partir de la périphérie des cellules photosensibles dans le cerveau centre visuel, des injections sous-rétiniennes de la capacité des souris à percevoir pbUCNP non seulement par les rayons infrarouges, le complexe peut être résolu image infrarouge (Fig. 3). Il convient de noter, en même temps obtenir la vision infrarouge, visible, souris visuelle n'a pas été affectée. Aussi excitant est que les animaux peuvent voir des images lumineuses et infrarouges visibles simultanément. Les chercheurs ont également constaté que le matériel de pbUCNPs a une bonne biocompatibilité, certificat d'inspection des molécules aux cellules et tissus et organes du comportement des animaux, pbUCNPs nanomatériaux peuvent persister chez les animaux jouent un rôle dans la rétine, et les capacités de la rétine et visuels sont des animaux pas d'impact négatif significatif de. Ces résultats montrent clairement que cette technologie étend efficacement la gamme du spectre visuel des animaux, pour la première fois oeil nu passif image infrarouge perception visuelle, briser la perception visuelle du monde naturel des animaux qui avaient reçu des limites physiques.
Cette technologie permettra non seulement de donner aux gens la capacité de vision super, le développement des nano-matériaux avec différents paramètres de spectres d'absorption et d'émission, il peut y avoir réparation auxiliaire défectueux perception visuelle des maladies liées au spectre, comme la cécité de couleur rouge. Cette nouvelle cellules photoréceptrices peuvent être étroitement intégrés aux nano-technologie peut également être modifié pour donner plus de fonctionnalités innovantes, telles que fundus de libération de médicament locale, la libération du médicament de contrôle de la lumière et similaires. Plus d'innovation biomédicale portera ses fruits dans la promotion de l'intégration croisée des sciences médicales et de la technologie.
Chine École supérieure des sciences de la vie et médecine, vie doctorat sec MA Yu, co-auteur Professeur Martin et le Dr Han Gang dans le groupe de recherche de l'Université du Massachusetts Medical School Zhang Wei pour le papier d'origine. Xue jours primaire auteur correspondant (contact principal), Bao Jin, Han Gang est un co-auteur correspondant du papier. Direction la Chine une grande partie du travail du premier auteur et auteur dernière unité. La recherche a été soutenu par la Fondation de médecine ophtalmologie liées « Mécanismes de lésion du nerf visuel et la réparation des » grands projets, fonds de la jeunesse exceptionnelle, Ministère de la Science et du Programme national de recherche clés de base, l'Académie chinoise des Sciences Projets scientifiques et technologiques de financement de la classe pilote stratégique (B). Le sujet des organismes internationaux de financement de la recherche « Human Frontier Science Program (Human Frontier Science Program) » jeunes scientifiques projets financés. Le travail a été la Chine École supérieure des sciences techniques Wang Qiuping Groupe de travail, Jiang Hongyuan Groupe de travail et l'école du groupe de recherche en chimie et science des matériaux équipements Wu Yuen et le soutien technique.
1. spectre électromagnétique figure et la lumière visible
2. upconversion la figure nanoparticules techniques innovantes pour modifier sa mise en uvre en fonction de la rétine
3. La figure montrent différents niveaux d'image infrarouge visuelle obtenue à partir de souris injectées
Source: Université des sciences et de la technologie de la Chine
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