Перспективный эксперимент инъекции наночастиц в сетчатку глаза

Перспективный эксперимент инъекции наночастиц в сетчатку глаза
Многим известно, что спектр электромагнитных волн, который способен воспринимать глаз человека, довольно невелик, – примерно 400-700 нм. Человеческому глазу недоступно ни ультрафиолетовое излучение, ни длинноволновое инфракрасное, которое испускают тела с температурой выше абсолютного нуля. В этой связи большой интерес представляет недавняя китайско-американская разработка, которая позволит частично восполнить это эволюционный пробел и расширить диапазон видимого человеку спектра до ближнего инфракрасного.

Человек видит окружающий его мир в первую очередь потому, что свет падает на сетчатку глаза, на которой расположены палочки и колбочки, представляющие собой светочувствительные клетки фоторецепторы. В частности, палочки, которые содержат фотопигмент родопсин, помогают различать черное и белое и отвечают за ночное зрение. Колбочки, отвечающие за цветное зрение, каждая содержит один из трех вариантов фотопигмента йодопсина, которые чувствительные к красно-оранжевому, зеленому или синему свету. Под действием фотонов в фоторецепторах запускаются фотохимические реакции, благодаря чему энергия света превращается в нервный импульс, который помогает доставить информацию об увиденном в зрительный центр головного мозга человека. Тем не менее, человеческие фотопигменты не способны воспринимать слишком высокоэнергетичные фотоны ультрафиолетового спектра и низкоэнергетичные инфракрасного.

Эксперимент по расширению диапазона длин волн видимых глазу


Эксперименты целью, которых было расширить воспринимаемый глазом диапазон длин волн, уже проводились. В частности, подопытным крысам помещали на голову датчик инфракрасного излучения, который был соединен с соматосенсорной зоной (центром осязания) коры головного мозга животных. В данном случае ученые двух стран из Китайского университета науки и технологий и Школы медицины Массачусетского университета придумали более продвинутый в физиологическом плане способ сделать видимым инфракрасное излучение при помощи глазной инъекции особых наночастиц.

В новом эксперименте были использованы наночастицы на основе эрбия и иттербия, которые позволяют преобразовывать инфракрасный свет в видимый, поглощая фотоны на одной длине волны и излучая на другой (в зеленом спектре, к которому рецепторы глаза млекопитающих наиболее чувствительны). Ученые модифицировали наночастицы, покрыв их молекулами белка, который способен взаимодействовать со специфическими молекулами на мембранах фоторецепторов палочек и колбочек. После чего наночастицы ввели под сетчатку лабораторных мышей, в тоже время, сделав инъекцию буферного раствора контрольной группе мышей.

Инъекция наночастиц в сетчатку глаза лабораторных мышей


В результате эксперимента, введенные наночастицы связывались с фоторецепторами светочувствительных клеток, побочные эффекты процедуры были обычными для нее. У основной группы подопытных животных под действием инфракрасного излучения наблюдалось сужение зрачков, определялись фототоки в сетчатке, а также активировалась зрительная кора головного мозга. В поведенческих тестах мыши из разных групп вели себя также по-разному, к примеру, когда им предлагали на выбор обычное темное помещение и помещение с инфракрасной «подсветкой», то мыши из контрольной группы не делали между ними различий, в то время как животные из основной группы явно предпочитали именно темное помещение.

Помимо этого, испытуемым обеих групп предложили своеобразное интеллектуальное состязание, чтобы выяснить, насколько хорошо подопытные мыши видят в инфракрасном свете. Животных запускали в запутанный водный лабиринт, в котором правильный выход был помечен значком треугольника, а неправильный – значком круга. На первом этапе состязания значки подсвечивались видимым светом, и животные обеих групп научились плыть к треугольнику даже в том случае, когда расположение меток менялось. На втором этапе состязания видимая подсветка была заменена инфракрасной подсветкой, мыши из контрольной группы сразу терялись, а «модифицированные» мыши с инъекцией наночастиц легко находили выход.

Таким образом, этот небольшой эксперимент с применением нанотехнологий завершился успешно. По мнению исследователей, данная технология вполне применима и к человеку, например, людям тех профессий, в которых необходимо инфракрасное зрение. Несмотря на то, что существуют специальные приборы тепловизоры, пользоваться ими в некоторых обстоятельствах не всегда удобно. Также особую роль эта технология может сыграть в оказании помощи той категории людей, которые теряют зрение, в том числе в результате возрастных офтальмологических глазных заболеваний.
Если обзор по теме инъекция наночастиц в сетчатку глаза, оказался вам полезен, возможно вас заинтересуют статьи схожей тематики из других разделов.
Просмотры: 22 /
Похожие публикации
Ученые придумали новый метод введения лекарств в организм
Медицина

Ученые придумали новый метод введения лекарств в организм

Многим известно, что большинство препаратов могут вводиться в человеческий организм либо перорально, либо при помощи внутримышечных и внутривенных инъекций. Тем не менее, простота и широкая
Бионический глаз, превосходящий возможности человеческого глаза
Импланты

Бионический глаз, превосходящий возможности человеческого глаза

Глаз человека является очень сложным инструментом, содержащим десять миллионов зрительных рецепторов на один кв. сантиметр. Эти рецепторы позволяют получить широкое поле зрения и высокую степень
Перспективы разработки искусственной кожи
Импланты

Перспективы разработки искусственной кожи

Группа ученых из Стэнфордского университета разработала искусственную кожу, которая обладает способностью передавать тактильные сигналы в человеческий мозг. Созданная инженерами искусственная кожа
Новые технологии глазных имплантов на солнечных батареях
Импланты

Новые технологии глазных имплантов на солнечных батареях

Миллионы людей по всему миру страдают от той или иной формы слепоты. Недавно стало известно, что ученым и инженерам из Стэнфордского университета в Калифорнии удалось разработать новые протезы
Роботы заменят людей в Странной гостинице
Робототехника

Роботы заменят людей в Странной гостинице

Интересная новость из Японии, Страна восходящего солнца известна своими необычными технологическими и футуристическими проектами. В данном случае речь пойдет о гостинице с роботизированным
Telescopic Eye глазной имплант одобренный FDA
Импланты

Telescopic Eye глазной имплант одобренный FDA

Новые технологии в сфере медицины и медицинского оборудования развиваются довольно быстро, это же касается и такой экзотической области, как медицинские импланты. Одним из относительно новых подобных