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中美科学家新突破让动物“肉眼可见红外线”

2019-03-04 14:08:42
来源:新华社 作者:徐海涛 评论:0
导语:由于眼睛感光能力的限制,动物无法肉眼看见红外线。记者从中国科学技术大学获悉,该校薛天教授研究组与美国马萨诸塞大学医学院韩纲教授研究组合作,近期结合视觉神经生物医学与创新纳米技术,首次实现了动物裸眼红外光感知和红外图像视觉能力。
  由于眼睛感光能力的限制,动物无法肉眼看见红外线。记者从中国科学技术大学获悉,该校薛天教授研究组与美国马萨诸塞大学医学院韩纲教授研究组合作,近期结合视觉神经生物医学与创新纳米技术,首次实现了动物裸眼红外光感知和红外图像视觉能力。国际顶级学术期刊《细胞》2月28日发表了该研究成果,并将其选为本期唯一科普视频重点推广。

  自然界中的电磁波波谱范围很广,其中能被我们的眼睛感受的可见光,只占电磁波谱中很小的一部分。哺乳动物无法看到红外线,这是由其眼睛中的感光蛋白所固有的物理化学特性所决定的,而部分蛇类等动物可以利用特殊器官的温度感受器来探测到红外线。为“看见”红外线,人们发明了以光电转换和倍增技术为基础的红外夜视仪,但缺陷较多,比如通常比较笨重、可能在强光下过曝、与可见光环境不兼容等。

  薛天教授研究组与韩纲教授研究组合作,尝试利用一种可吸收红外光发出可见光的上转换纳米材料,导入动物视网膜中以实现红外视觉感知,并发展出一种特异表面修饰方法,使其可以与感光细胞膜表面的特异糖基分子紧密连接,从而牢牢地贴附在感光细胞感光外段的表面。

  研究人员通过多种神经视觉生理实验,证明从外周感光细胞到大脑视觉中枢,视网膜下腔注射了纳米颗粒的小白鼠,不仅获得了感知红外线的能力,还可以分辨复杂的红外图像。

  值得注意的是,在获得红外视觉的同时,实验小白鼠的可见光视觉没有受到影响,实现了同时看见可见光与红外光图像。

  研究人员还发现,这种纳米材料具有良好的生物相容性,从分子、细胞到组织器官以及动物行为的检验证明,其可以长期存在于动物视网膜中并发挥作用,没有明显负面影响。此项技术有效地拓展了动物的视觉波谱范围,突破了自然界赋予动物的视觉感知物理极限。

(责任编辑:韩梦晨)

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