Películas protagonizadas por héroes con superpoderes, como el vuelo, Visión de rayos X o fuerza extraordinaria, están de moda. Pero si bien estos personajes populares son meros vuelos de fantasía, Los científicos han utilizado nanopartículas para conferir un superpoder real a los ratones comunes:la capacidad de ver la luz del infrarrojo cercano. Hoy dia, Los científicos informan sobre el progreso en la fabricación de versiones de estas nanopartículas que algún día podrían proporcionar visión nocturna incorporada a los humanos.

Los investigadores presentarán sus resultados en la reunión y exposición nacional de otoño de 2019 de la American Chemical Society (ACS).

"Cuando miramos el universo, solo vemos luz visible, "dice Gang Han, Doctor., el investigador principal del proyecto, quién presenta el trabajo en la reunión. "Pero si tuviéramos visión infrarroja cercana, pudimos ver el universo de una forma completamente nueva. Podríamos hacer astronomía infrarroja a simple vista, o tener visión nocturna sin equipo voluminoso ".

Los ojos de los humanos y otros mamíferos pueden detectar luz entre las longitudes de onda de 400 y 700 nanómetros (nm). Luz de infrarrojo cercano (NIR), por otra parte, tiene longitudes de onda más largas, de 750 nm a 1,4 micrómetros. Las cámaras termográficas pueden ayudar a las personas a ver en la oscuridad al detectar la radiación NIR emitida por organismos u objetos. pero estos dispositivos suelen ser voluminosos e inconvenientes. Han y sus colegas se preguntaron si podrían dar a los ratones visión NIR inyectando un tipo especial de nanomaterial. llamadas nanopartículas de conversión ascendente (UCNP), en sus ojos. Estas nanopartículas, que contienen los elementos de tierras raras erbio e iterbio, puede convertir fotones de baja energía de la luz NIR en luz verde de mayor energía que los ojos de los mamíferos pueden ver.

En un trabajo publicado a principios de este año, los investigadores, que están en la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts, dirigieron UCNP a los fotorreceptores en los ojos de los ratones mediante la unión de una proteína que se une a una molécula de azúcar en la superficie del fotorreceptor. Luego, inyectaron las UCNP que se unen a los fotorreceptores detrás de las retinas de los ratones. Para determinar si los ratones inyectados podían ver y procesar mentalmente la luz NIR, el equipo realizó varias pruebas fisiológicas y de comportamiento. Por ejemplo, en una prueba, los investigadores colocaron a los ratones en un tanque de agua en forma de Y. Una rama del tanque tenía una plataforma en la que los ratones podían trepar para escapar del agua. Los investigadores entrenaron a los ratones para que nadaran hacia la luz visible en forma de triángulo. que marcó la ruta de escape. Un círculo iluminado de manera similar marcaba la rama sin plataforma. Luego, los investigadores reemplazaron la luz visible con luz NIR. "Los ratones con la inyección de partículas podían ver el triángulo con claridad y nadar hacia él cada vez, pero los ratones sin la inyección no pudieron ver ni distinguir la diferencia entre las dos formas, "dice Han.

Aunque los UCNP persistieron en los ojos de los ratones durante al menos 10 semanas y no causaron ningún efecto secundario notable, Han quiere mejorar la seguridad y la sensibilidad de los nanomateriales antes de pensar en probarlos en humanos. "Los UCNP de nuestro artículo publicado son inorgánicos, y hay algunos inconvenientes allí, ", Dice Han." La biocompatibilidad no está del todo clara, y necesitamos mejorar el brillo de las nanopartículas para uso humano ". Ahora, el equipo está experimentando con UCNP compuestas por dos tintes orgánicos, en lugar de elementos de tierras raras. "Hemos demostrado que podemos producir UCNP orgánicos con un brillo mucho mejor en comparación con los inorgánicos, ", dice. Estas nanopartículas orgánicas pueden emitir luz verde o azul. Además de tener propiedades mejoradas, los tintes orgánicos también podrían tener menos obstáculos regulatorios.

Uno de los próximos pasos del proyecto podría ser traducir la tecnología al mejor amigo del hombre. "Si tuviéramos un súper perro que pudiera ver la luz NIR, podríamos proyectar un patrón en el cuerpo de un infractor desde la distancia, y el perro podría atraparlos sin molestar a otras personas, "Han dice. Poderes de superhéroe a un lado, la tecnología también podría tener importantes aplicaciones médicas, como el tratamiento de enfermedades de los ojos. "De hecho, estamos estudiando cómo utilizar la luz NIR para liberar un fármaco de los UNCP específicamente en los fotorreceptores, "Han dice.