La nanotecnología permite a los ratones ver la luz infrarroja

Los ratones con visión mejorada por la nanotecnología pudieron ver la luz infrarroja además de la luz visible, informa un estudio publicado el 28 de febrero en la revista Cell. Una sola inyección de nanopartículas en los ojos de los ratones les otorgó visión infrarroja hasta por 10 semanas con efectos secundarios mínimos, permitiéndoles ver la luz infrarroja incluso durante el día y con suficiente especificidad para distinguir entre diferentes formas. Estos hallazgos podrían conducir a avances en las tecnologías de visión infrarroja humana, incluyendo aplicaciones potenciales en encriptación civil, seguridad y operaciones militares.

Los humanos y otros mamíferos se limitan a ver una gama de longitudes de onda de luz llamada luz visible, que incluye las longitudes de onda del arco iris. Pero la radiación infrarroja, que tiene una longitud de onda más larga, está a nuestro alrededor. Las personas, los animales y los objetos emiten luz infrarroja cuando emiten calor, y los objetos también pueden reflejar luz infrarroja.

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La luz visible que puede ser percibida por la visión natural del ser humano ocupa sólo una pequeña fracción del espectro electromagnético. Las ondas electromagnéticas más largas o más cortas que la luz visible transportan mucha información». Tian Xue, autor principal, Universidad de Ciencia y Tecnología de China

Un grupo multidisciplinario de científicos dirigido por Xue y Jin Bao de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, así como Gang Han de la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts, desarrollaron la nanotecnología para trabajar con las estructuras existentes del ojo.

Cuando la luz entra en el ojo y golpea la retina, las varillas y los conos (o células fotorreceptoras) absorben los fotones con longitudes de onda de luz visibles y envían las señales eléctricas correspondientes al cerebro. Como las longitudes de onda infrarrojas son demasiado largas para ser absorbidas por los fotorreceptores, no podemos percibirlas». Gang Han, Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts

En este estudio, los científicos fabricaron nanopartículas que pueden anclarse firmemente a las células fotorreceptoras y actuar como pequeños transductores de luz infrarroja. Cuando la luz infrarroja golpea la retina, las nanopartículas capturan las longitudes de onda infrarrojas más largas y emiten longitudes de onda más cortas dentro del rango de luz visible. La varilla o cono cercano absorbe entonces la longitud de onda más corta y envía una señal normal al cerebro, como si la luz visible hubiera golpeado la retina.

En nuestro experimento, las nanopartículas absorbieron la luz infrarroja alrededor de 980 nm de longitud de onda y la convirtieron en luz con un pico de 535 nm, lo que hizo que la luz infrarroja apareciera como el color verde». Jin Bao, Universidad de Ciencia y Tecnología de China

Los investigadores probaron las nanopartículas en ratones que, al igual que los humanos, no pueden ver los infrarrojos de forma natural. Los ratones que recibieron las inyecciones mostraron signos físicos inconscientes de que estaban detectando luz infrarroja, como la constricción de sus pupilas, mientras que los ratones inyectados sólo con la solución tampón no respondieron a la luz infrarroja.

Para probar si los ratones podían entender la luz infrarroja, los investigadores establecieron una serie de tareas de laberinto para mostrar que los ratones podían ver infrarrojos en condiciones de luz diurna, simultáneamente con luz visible.

En casos raros, los efectos secundarios de las inyecciones, como córneas turbias, ocurrieron pero desaparecieron en menos de una semana. Esto puede haber sido causado por el proceso de inyección solamente porque los ratones que sólo recibieron inyecciones de la solución tampón tuvieron una tasa similar de estos efectos secundarios. Otras pruebas no encontraron daño a la estructura de la retina después de las inyecciones sub-retinianas.

Xue dice:

En nuestro estudio, hemos demostrado que tanto las varillas como los conos se unen a estas nanopartículas y se activan con la luz infrarroja cercana. Así que creemos que esta tecnología también funcionará en los ojos humanos, no sólo para generar súper visión sino también para soluciones terapéuticas en los déficits de visión del color rojo humano».

La tecnología infrarroja actual se basa en detectores y cámaras que a menudo están limitados por la luz del día y necesitan fuentes de alimentación externas. Los investigadores creen que las nanopartículas biointegradas son más deseables para aplicaciones infrarrojas potenciales en encriptación civil, seguridad y operaciones militares. «En el futuro, pensamos que puede haber espacio para mejorar la tecnología con una nueva versión de nanopartículas de base orgánica, hechas de compuestos aprobados por la FDA, que parecen dar como resultado una visión infrarroja aún más brillante», dice Han.

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Los investigadores también piensan que se puede hacer más trabajo para ajustar con precisión el espectro de emisión de las nanopartículas para adaptarse a los ojos humanos, que utilizan más conos que varillas para su visión central en comparación con los ojos de los ratones. «Este es un tema apasionante porque la tecnología que hemos hecho posible aquí podría eventualmente permitir a los seres humanos ver más allá de nuestras capacidades naturales», dice Xue.