Չինաստանի գիտության և տեխնոլոգիայի համալսարանի (USTC) պրոֆեսոր Շյուե Տյանի և պրոֆեսոր Մ.Ա. Յուցյանի գլխավորած հետազոտական խումբը, համագործակցելով բազմաթիվ հետազոտական խմբերի հետ, հաջողությամբ հնարավորություն է տվել մարդուն մոտ ինֆրակարմիր (NIR) տարածաժամանակային գունային տեսողություն ստանալ վերափոխվող կոնտակտային լինզաների (UCL) միջոցով: Ուսումնասիրությունը հրապարակվել է Cell ամսագրում առցանց՝ 2025 թվականի մայիսի 22-ին (EST) և ներկայացվել է մամուլի հաղորդագրության մեջ՝...Բջջային մամլիչ.
Բնության մեջ էլեկտրամագնիսական ալիքները ընդգրկում են ալիքի երկարությունների լայն դիապազոն, սակայն մարդու աչքը կարող է ընկալել միայն տեսանելի լույսի մի նեղ մասը, ինչը սպեկտրի կարմիր ծայրից այն կողմ գտնվող NIR լույսը դարձնում է մեզ համար անտեսանելի։
Նկ. 1. Էլեկտրամագնիսական ալիքներ և տեսանելի լույսի սպեկտր (Պատկերը՝ պրոֆեսոր XUE-ի թիմից)
2019 թվականին պրոֆեսոր Շյուե Տյանի, Մ.Ա. Յուցյանի և ՀԱՆ Գանգի գլխավորած թիմը առաջընթաց գրանցեց՝ կենդանիների ցանցաթաղանթի մեջ ներարկելով վերափոխվող նանոմատերիալներ, ինչը հնարավորություն տվեց կաթնասունների մոտ առաջին անգամ մերկ աչքով ոչ ինֆրակարմիր պատկերի տեսողության հնարավորություն ստեղծել: Այնուամենայնիվ, մարդկանց մոտ ներակնային ներարկման սահմանափակ կիրառելիության պատճառով, այս տեխնոլոգիայի հիմնական մարտահրավերը ոչ ինվազիվ միջոցներով ոչ ինֆրակարմիր լույսի մարդկային ընկալումը հնարավոր դարձնելն է:
Պոլիմերային կոմպոզիտներից պատրաստված փափուկ, թափանցիկ կոնտակտային լինզաները կրելի լուծում են, սակայն UCL-ների մշակումը բախվում է երկու հիմնական մարտահրավերի՝ արդյունավետ վերափոխման հնարավորության հասնելը, որը պահանջում է բարձր վերափոխման նանոմասնիկների (UCNP) դոպինգ, և բարձր թափանցիկության պահպանումը: Այնուամենայնիվ, նանոմասնիկների պոլիմերների մեջ ներառումը փոխում է դրանց օպտիկական հատկությունները, ինչը դժվարացնում է բարձր կոնցենտրացիայի և օպտիկական պարզության միջև հավասարակշռությունը:
UCL-ների մակերեսային մոդիֆիկացիայի և բեկման ցուցիչով համապատասխան պոլիմերային նյութերի սկրինինգի միջոցով հետազոտողները մշակել են UCL-ներ, որոնք հասել են UCL-ների 7-9% ինտեգրման՝ պահպանելով ավելի քան 90% թափանցիկություն տեսանելի սպեկտրում: Ավելին, UCL-ները ցույց են տվել բավարար օպտիկական կատարողականություն, հիդրոֆիլություն և կենսահամատեղելիություն, իսկ փորձարարական արդյունքները ցույց են տվել, որ և՛ մկների մոդելները, և՛ մարդկային կրողները կարող են ոչ միայն հայտնաբերել NIR լույսը, այլև տարբերակել դրա ժամանակային հաճախականությունները:
Ավելի տպավորիչ է այն, որ հետազոտական խումբը նախագծել է կրելի ակնոցների համակարգ, որը ինտեգրված է UCL-ների և օպտիմիզացված օպտիկական պատկերման հետ՝ հաղթահարելու այն սահմանափակումը, որ ավանդական UCL-ները օգտատերերին տրամադրում են միայն NIR պատկերների կոպիտ ընկալում: Այս առաջընթացը թույլ է տալիս օգտատերերին ընկալել NIR պատկերները տեսանելի լույսի տեսողությանը համեմատելի տարածական լուծաչափով, ինչը թույլ է տալիս ավելի ճշգրիտ ճանաչել NIR բարդ պատկերները:
Բնական միջավայրերում բազմասպեկտր NIR լույսի լայնածավալ ներկայության հետ ավելի լավ հաղթահարելու համար հետազոտողները ավանդական UCNP-ները փոխարինեցին եռագույն UCNP-ներով՝ մշակելու եռագույն վերափոխման կոնտակտային ոսպնյակներ (tUCL), որոնք թույլ տվեցին օգտատերերին տարբերակել երեք տարբեր NIR ալիքի երկարություններ և ընկալել ավելի լայն NIR գունային սպեկտր: Գունային, ժամանակային և տարածական տեղեկատվությունը ինտեգրելով՝ tUCL-ները թույլ տվեցին ճշգրիտ ճանաչել բազմաչափ NIR-կոդավորված տվյալները՝ առաջարկելով բարելավված սպեկտրալ ընտրողականություն և հակախանգարման հնարավորություններ:
Նկ. 2. Տարբեր նախշերի (տարբեր անդրադարձման սպեկտրներով մոդելավորված անդրադարձնող հայելիներ) գունային տեսքը տեսանելի և NIR լուսավորության տակ, ինչպես դա դիտվում է tUCL-ների հետ ինտեգրված կրելի ակնոցների համակարգի միջոցով: (Պատկերը՝ պրոֆեսոր XUE-ի թիմից):
Նկ. 3. UCL-ները հնարավորություն են տալիս մարդուն ընկալել NIR լույսը ժամանակային, տարածական և քրոմատիկ չափումներով: (Պատկերը՝ պրոֆեսոր XUE-ի թիմից):
Այս ուսումնասիրությունը, որը UCL-ների միջոցով ցուցադրեց մարդկանց մոտ ոչ ինֆրակարմիր տեսողության համար նախատեսված կրելի լուծում, ապահովեց ոչ ինֆրակարմիր գունային տեսողության հայեցակարգի ապացույց և բացեց խոստումնալից կիրառություններ անվտանգության, կեղծարարության դեմ պայքարի և գունային տեսողության թերությունների բուժման ոլորտներում։
Թղթի հղում՝https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019
(Գրված է XU Yehong, SHEN Xinyi, Խմբագրվել է ZHAO Zhejian-ի կողմից)
Հրապարակման ժամանակը. Հունիս-07-2025