In ûndersyksteam ûnder lieding fan prof. XUE Tian en prof. MA Yuqian fan 'e Universiteit fan Wittenskip en Technology fan Sina (USTC), yn gearwurking mei meardere ûndersyksgroepen, hat mei súkses minsklike near-infrared (NIR) spatiotemporele kleurfisy mooglik makke troch upconversion kontaktlenzen (UCL's). De stúdzje waard online publisearre yn Cell op 22 maaie 2025 (EST), en waard presintearre yn in parseberjocht fanSelparse.
Yn 'e natuer omfetsje elektromagnetyske weagen in breed skala oan golflingten, mar it minsklik each kin mar in smel diel waarnimme, bekend as sichtber ljocht, wêrtroch NIR-ljocht bûten it reade ein fan it spektrum ûnsichtber is foar ús.
Fig. 1. Elektromagnetyske weagen en sichtber ljochtspektrum (Ofbylding fan it team fan Prof. XUE)
Yn 2019 berikte in team ûnder lieding fan prof. XUE Tian, MA Yuqian, en HAN Gang in trochbraak troch it ynjeksjearjen fan opkonverzje-nanomaterialen yn 'e netvliezen fan bisten, wêrtroch't de earste NIR-byldfisy mei it bleate each by sûchdieren mooglik waard. Fanwegen de beheinde tapassing fan intravitreale ynjeksje by minsken leit de wichtichste útdaging foar dizze technology lykwols yn it mooglik meitsjen fan minsklike waarnimming fan NIR-ljocht fia net-invasive middels.
Sêfte transparante kontaktlenzen makke fan polymeerkompositen biede in draachbere oplossing, mar it ûntwikkeljen fan UCL's stiet foar twa wichtige útdagings: it berikken fan effisjinte opkonverzje-mooglikheden, dy't doping mei hege opkonverzje-nanopartikels (UCNP's) fereasket, en it behâlden fan hege transparânsje. It yntegrearjen fan nanopartikels yn polymearen feroaret lykwols har optyske eigenskippen, wêrtroch it lestich is om in hege konsintraasje te balansearjen mei optyske dúdlikens.
Troch oerflakmodifikaasje fan UCNP's en screening fan polymere materialen mei in brekingsyndeks dy't oerienkomme mei de refraktive yndeks, hawwe ûndersikers UCL's ûntwikkele dy't in UCNP-yntegraasje fan 7-9% berikten, wylst se mear as 90% transparânsje yn it sichtbere spektrum behâlden. Fierder lieten UCL's befredigjende optyske prestaasjes, hydrofilisiteit en biokompatibiliteit sjen, mei eksperimintele resultaten dy't sjen litte dat sawol mûsemodellen as minsklike dragers net allinich NIR-ljocht detektearje koene, mar ek de tydlike frekwinsjes dêrfan ûnderskiede koene.
Mear yndrukwekkend is dat it ûndersyksteam in draachber brilsysteem ûntwurp dat yntegrearre is mei UCL's en optyske ôfbylding optimalisearre hat om de beheining te oerwinnen dat konvinsjonele UCL's brûkers allinich in rûge waarnimming fan NIR-ôfbyldings jouwe. Dizze foarútgong stelt brûkers yn steat om NIR-ôfbyldings te waarnimmen mei in romtlike resolúsje dy't te fergelykjen is mei sichtber ljocht, wêrtroch't komplekse NIR-patroanen krekter werkenne kinne wurde.
Om fierder om te gean mei de wiidfersprate oanwêzigens fan multispektraal NIR-ljocht yn natuerlike omjouwings, hawwe ûndersikers tradisjonele UCNP's ferfongen troch trichromatyske UCNP's om trichromatyske opkonverzje-kontaktlenzen (tUCL's) te ûntwikkeljen, wêrtroch brûkers trije ûnderskate NIR-golflingten ûnderskiede koene en in breder NIR-kleurspektrum waarnimme koene. Troch kleur-, tydlike en romtlike ynformaasje te yntegrearjen, makken tUCL's in krekte erkenning fan multidimensionale NIR-kodearre gegevens mooglik, wat ferbettere spektrale selektiviteit en anty-ynterferinsjemooglikheden biedt.
Fig. 2. De kleurferskining fan ferskate patroanen (simulearre reflektearjende spegels mei ferskillende refleksjespektra) ûnder sichtbere en NIR-ferljochting, sjoen troch it draachbere brilsysteem yntegrearre mei tUCL's. (Ofbylding fan it team fan Prof. XUE)
Fig. 3. UCL's meitsje minsklike waarnimming fan NIR-ljocht yn tydlike, romtlike en chromatyske diminsjes mooglik. (Ofbylding fan it team fan Prof. XUE)
Dizze stúdzje, dy't in draachbere oplossing foar NIR-fyzje by minsken oantoande fia UCL's, levere in proof of concept foar NIR-kleurfisy en iepene beloftefolle tapassingen yn feiligens, anty-ferfalsking en de behanneling fan kleurfisytekoarten.
Papierkeppeling:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019
(Skreau troch XU Yehong, SHEN Xinyi, bewurke troch ZHAO Zheqian)
Pleatsingstiid: 7 juny 2025