【要闻】裸眼黑暗视物正变成可能

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○创新的上转换纳米粒子修饰技术和视网膜的功能实现

○从不同的层面说明注射小鼠得到的红外图像的视觉

3月1日凌晨0时，中国科大在合肥公布最新科研成果:该校生命科学医学部薛天教授研究组与美国马萨诸塞州州立大学医学部汉纲教授研究组合作，将视觉神经生物医学与创新纳米技术结合，首次实现动物裸眼红外光感知和红外图像视觉能力，实现自然界对动物的视觉感知物理极限。

研究小组第一成员、中国科大命科学医学部教授鲍进介绍说，人类看到的可见光只是电磁波光谱的一小部分，目前人类普遍使用对近红外光敏感的夜视仪在晚上看到东西。 于是，提出了一个大胆的科学构想:如果人类能够直接看到红外光，就不必使用笨重的装置，裸眼就能在黑暗中看到东西。 鲍进说，这项研究的初衷是利用物理方法，不改变眼睛的生物结构，突破自然界赋予动物的视觉感知物理极限。

从2004年开始，中国科大薛天教授研究组与美国马萨诸塞州州立大学医学院汉纲教授研究组合作，历经5年终于取得了重大突破。

科学家将特殊的纳米粒子注射到小鼠的眼睛里，使小鼠的视网膜实现了红外视觉的感知。 这些纳米粒子是吸收红外光发出可见光的上转换纳米材料，被近红外光激活的信号通过视觉神经传播到小鼠的大脑皮质。 多项神经视觉生理实验表明，小鼠的可见光视觉不仅不受影响，而且小鼠获得了感知红外线的能力，可以识别多种有噪声的红外图像。

该技术比较有效地扩展了哺乳动物的视觉光谱范围，未来应用前景广阔。 另一方面，通过开发吸收和发光光谱参数不同的纳米材料，可以帮助修复红色色盲等视觉感知光谱缺陷的相关疾病。 另一方面，该研究被赋予眼底药物的局部缓释、光控药物的释放等越来越多的创新功能。

该研究成果于2月28日(美国东部时间)在线发表在国际顶级期刊《cell》上，被《cell》杂志作为本期唯一的科普视频进行了要点宣传。 许多专家给予了很高的评价。 《cell》的审稿人说，这项工作创新，实验完美，严谨。 美国俄勒冈大学的神经科学专家表示，这是近年来他看到最具创新性的工作，这项工作最大的意义是直接利用生物体的视觉系统，用物理方法将红外光转换为可见光。

虽然目前的实验中小鼠对红外线的灵敏度不高，但下一步，我们的研究方向是进一步提高和优化这种特殊纳米粒子对红外线的灵敏度。 鲍进表示。 据悉，与该研究成果相关的各种应用展开在实验室中。

(记者蒋瑜香叶琳玲)

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在畅销书小说《鬼吹灯怒晴湘西》中，岭魁首陈玉楼有夜眼，可以在黑暗中看到东西。 这样不可思议的事件随着中国科大这一最新成果的公布而成为现实。

3月1日，本报记者独家采访了该研究成果的主要合作者之一中国科大生命科学医学部鲍进教授，10个问题暴露了裸眼黑暗视物的魔法。

【一问】

记者:为什么要从事这项研究？

鲍进:人类看到的可见光，只是电磁波谱的一小部分。 因为在没有可见光的情况下，人类什么也看不见。 看不到700nm以上的红外线。 这是由感光性蛋白质固有的物理化学特征决定的。 现在有红外夜视镜，但是穿着不方便。

在我们的团队中，薛天教授从事视觉研究，我从事神经系统的研究，美国马萨诸塞州州立大学医学院汉纲教授擅长制造生物纳米材料。 于是，我们开始共同开发可以配合眼睛现有结构应用的纳米技术。 扩大动物的视觉光谱范围是我们的初衷，突破自然界赋予动物的视觉感知物理极限。

【二问】

记者:从事这项研究的灵感来自哪里？

鲍进:红外线广泛存在于自然界中，但看不到人类的裸眼。 红外夜视的原理之一是利用红外光源。 如果能直接看到近红外光，我们就不需要戴夜视镜，可以用肉眼在黑暗中看到东西。

于是，我们给老鼠眼睛注射了特殊的纳米粒子。 这种材料将红外线转换为可见光，使小鼠视网膜实现红外视觉的感知。 这相当于用这个特殊的纳米粒子代替许多有噪声的红外夜视。 实验表明，注射纳米粒子的小鼠不仅能感知红外线，还能分辨出多种有噪声的红外图像。

【三问】

记者:这项研究的技术要点在哪里？

鲍勃:在提出这项研究的想法后，我们需要找到合适的老鼠眼睛的纳米材料。 最终找到吸收红外光发出可见光的上转换纳米粒子材料，将其改变为可以牢固地固定在小鼠视网膜感受器细胞表面。

这样修饰后的纳米粒子成为隐蔽的、不需要外部供给的纳米天线，我们将其命名为pbucnps，即视网膜感光细胞特异性结合的上转换纳米粒子。

【四问】

记者:老鼠不会表现。 如何评价小鼠获得感知红外线的能力？

鲍进:我们设计了一系列行为学实验，检查小鼠是否获得了红外线感知和视觉。 例如，被称为明暗箱的老鼠本能喜欢在黑暗中移动。 我们做了两个箱子。 一个箱子没有光，另一个箱子充满了红外线。 老鼠可以在两个箱子之间来回移动。 请注意普通的鼠标。 两个箱子没有不同。 注射了纳米粒子的老鼠进入箱子后，会明显避开有红外线的箱子，喜欢呆在没有红外线的箱子里。

【五问】

记者:这项技术是否意味着实验小鼠可以在黑暗中看到物体？

鲍进:这项技术扩展了可见光光谱，但并不是现在的老鼠能在黑暗中完全看到物体。 在目前的实验中，注射了纳米粒子的老鼠对红外线的灵敏度不高，如果红外线不足，在黑暗中就看不到老鼠。 其次，我们的研究进一步提高和优化了这个特殊纳米粒子对红外线的灵敏度，达到一定程度后，理论上未来可以实现在夜晚的视物质上。

【六问】

记者:这个成果越来越期待黑暗的影像，成果的安全性如何？ 纳米粒子对眼睛有生理影响吗？

鲍进:这种做法没有改变眼睛的生物结构，而是向视网膜注射了pbucnps纳米材料。 研究表明，pbucnps纳米材料具有良好的生物相容性，获得了红外视觉，对小鼠的可见光视觉没有影响。

【七问】

记者:注射到视网膜的纳米粒子，一直存在于眼睛里吗？

鲍进:这个纳米粒子最终会被生物体代谢。 我们在论文中提到了10周的比较有效期，但发现实际上这些纳米粒子在老鼠眼中保持得更久，发挥作用。

【八问】

记者:未来这一成果可以用在那些方面呢？

鲍进:随着该特殊纳米粒子灵敏度的增加，该技术的应用范围可以扩大。 例如，开发吸收和发光光谱参数不同的纳米材料，也可以帮助修复视觉光谱缺陷相关疾病，如红色色盲。

并且，这种能够与新的感光细胞密切结合的纳米修饰技术，可以赋予眼底药物局部缓释、光控药物的释放等越来越多的创新功能。 研究人员还认为，该技术可应用于民用加密、安全和军事活动的潜在红外探测应用。

【九问】

记者:你不考虑用人眼做实验吗？ 人类需要拥有超视觉能力吗？

鲍进:目前，我们没有考虑下一步用人眼进行实验，而且人类是否需要具有红外线的可见能力也是一个有争议的话题。 因为对大多数普通人来说，不需要在昏暗的视物里。

【十问】

记者: 2月28日晚11点半左右，科大讯飞媒体集团发布通知，观察到重磅消息即将公布。 3月1日凌晨0点，科大正式公布了这项研究成果，引起媒体和社会的广泛关注。 这也是近年来科大罕见的零点信息。 为什么选择凌晨0点公布成果？

鲍进:选择零点发表不是为了神秘性，而是考虑到版权问题，需要在cell在线发表后发表。 记者蒋瑜香叶琳玲