Pojedyncze wstrzyknięcie daje ssakom widzenie w nocy
Naukowcy będący w czołówce nanotechnologii są na drodze do pozornie niemożliwego: stworzenia zastrzyku, który pozwoli nam widzieć w ciemności. Badania te otwierają drzwi do zupełnie nowych interwencji terapeutycznych.
Nanotechnologia i nauka o wizji mogą mieć świetlaną przyszłość.Oko ssaka może reagować tylko na małe pasmo fal.
Zwykle zakres wynosi 400–700 nanometrów. Oczywiście pełne spektrum światła jest znacznie szersze.
Na dłuższym końcu tego widma znajduje się światło podczerwone (NIR) i bliskie podczerwieni (IR).
Żaden ssak nie jest w stanie wykryć tego typu światła.
Gogle noktowizyjne pozwalają użytkownikowi wykryć te niewidoczne w inny sposób długości fal, ale są uciążliwe. Ponadto w ciągu dnia nasycają się światłem i nie działają już prawidłowo.
Niedawno naukowcy z University of Science and Technology of China oraz University of Massachusetts Medical School w Bostonie zaczęli szukać sposobów na poprawę widzenia u ssaków na falach NIR bez potrzeby stosowania technologii noszenia.
Integracja nanotechnologii i wizji
Prace wpisują się w nową falę badań skupiających się na integracji nanocząstek z systemami biologicznymi. Wprowadzając maleńkie czujniki lub urządzenia do żywej tkanki może być możliwe nadanie przydatnych nowych możliwości.
Współczesna medycyna już znajduje dla tego zastosowania. W jednym przeglądzie autorzy wyjaśniają: „Obecnie istnieje wiele wybitnych przykładów nanomateriałów wykorzystywanych do poprawy zdrowia ludzi, w dziedzinach od obrazowania i diagnostyki po terapię i medycynę regeneracyjną”.
Najnowsze śledztwo pojawiło się w czasopiśmie Komórka. Dr Gang Han - który jest profesorem nadzwyczajnym biochemii i farmakologii molekularnej - prowadzili naukowcy.
W swoim artykule naukowcy wyjaśniają, w jaki sposób wstrzyknęli myszom „nanocząsteczki konwersji w górę wiążące fotoreceptory”, co pozwoliło zwierzętom widzieć w ciemności.
Mówiąc dokładniej, zastosowali technikę wstrzyknięcia podsiatkówkowego, którą obecnie powszechnie stosuje wielu okulistów.
Innowacyjne eksperymenty polegały na „przyklejeniu” tak zwanych nanoanten do fotoreceptorów siatkówki myszy. Tam nanoanteny przekształciły światło NIR w widzialne światło zielone. Tak więc, bez konieczności stosowania zewnętrznego sprzętu, gryzonie były w stanie dostrzec światło NIR.
Zespół wykorzystał nanocząsteczki lektyny do umieszczenia nanoanten na miejscu.
Nowy sposób podejścia do wizji
Przeprowadzając myszy serią testów, zespół udowodnił, że zwierzęta potrafią rozróżniać złożone wzory w świetle NIR.
Ponadto, ponieważ nanoanteny były umieszczone tak blisko fotoreceptorów, do wyzwolenia nanocząstek potrzebne były tylko bardzo niskie poziomy światła NIR, co umożliwiło percepcję światła.
Co ważne, nie wpłynęło to na widzenie zwierząt w świetle dziennym.
Po około 2 tygodniach ich zdolność widzenia w ciemności wygasła. Myszy wydawały się nie doświadczać żadnych działań niepożądanych, takich jak zapalenie lub śmierć komórek. Oczywiście odkrycia są fascynujące, ale implikacje wykraczają poza ogólną intrygę.
„Te nanoanteny pozwolą naukowcom zbadać szereg intrygujących pytań, od tego, jak mózg interpretuje sygnały wizualne, po pomoc w leczeniu ślepoty barw”.
Dr Gang Han
Według autorów „Wyposażenie ssaków w zdolność widzenia NIR może również utorować drogę do krytycznych zastosowań cywilnych i wojskowych”.
Oczywiście, ponieważ zabieg ten polega na wstrzyknięciu do oka, jego ogólne zastosowanie będzie ograniczone. Może jednak otworzyć drzwi do mniej inwazyjnych sposobów poprawy wzroku. Jak wyjaśniają autorzy:
„[W] uzupełnieniu do poprawy zdolności widzenia, to nanourządzenie może służyć jako zintegrowany i sterowany światłem system w medycynie, który może być przydatny w naprawie funkcji wzroku, a także w dostarczaniu leków na choroby oczu”.
To są wczesne odkrycia, więc potrzeba więcej pracy, zanim naukowcy będą mogli szeroko zastosować tę technikę; jednak już teraz wyniki te są intrygujące i fascynujące same w sobie.