Η εφάπαξ ένεση παρέχει στα θηλαστικά νυχτερινή όραση
Οι επιστήμονες στην αιχμή της νανοτεχνολογίας βρίσκονται στο δρόμο προς το φαινομενικά αδύνατο: δημιουργώντας μια ένεση που μας επιτρέπει να δούμε στο σκοτάδι. Αυτή η έρευνα ανοίγει την πόρτα σε ολοκαίνουργιες θεραπευτικές παρεμβάσεις.
Το μάτι των θηλαστικών μπορεί να ανταποκριθεί μόνο σε μια μικρή ζώνη μήκους κύματος.
Γενικά, το εύρος είναι 400-700 νανόμετρα. Φυσικά, το πλήρες φάσμα του φωτός είναι πολύ ευρύτερο.
Στο μεγαλύτερο άκρο αυτού του φάσματος βρίσκεται κοντά στο υπέρυθρο (NIR) και στο υπέρυθρο φως (IR).
Κανένα θηλαστικό δεν μπορεί να ανιχνεύσει αυτούς τους τύπους φωτός.
Τα γυαλιά νυχτερινής όρασης επιτρέπουν στο χρήστη να εντοπίσει αυτά τα διαφορετικά αόρατα μήκη κύματος, αλλά είναι δυσκίνητα. Επίσης, κατά τη διάρκεια των ημερήσιων συνθηκών, διαποτίζονται με φως και δεν λειτουργούν πλέον σωστά.
Πρόσφατα, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας και στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Μασαχουσέτης στη Βοστώνη άρχισαν να αναζητούν τρόπους ενίσχυσης της όρασης στα θηλαστικά σε μήκη κύματος NIR χωρίς την ανάγκη για φορετή τεχνολογία.
Ενσωμάτωση νανοτεχνολογίας και όρασης
Η εργασία εντάσσεται σε ένα νέο κύμα έρευνας που επικεντρώνεται στην ενσωμάτωση νανοσωματιδίων με βιολογικά συστήματα. Εισάγοντας μικροσκοπικούς αισθητήρες ή συσκευές στον ζωντανό ιστό, ενδέχεται να είναι δυνατή η παροχή χρήσιμων νέων δυνατοτήτων.
Η σύγχρονη ιατρική βρίσκει ήδη χρήσεις για αυτό. Σε μια ανασκόπηση, οι συγγραφείς εξηγούν, "Υπάρχουν τώρα πολλά εξέχοντα παραδείγματα νανοϋλικών που χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση της ανθρώπινης υγείας, σε τομείς που κυμαίνονται από την απεικόνιση και τη διάγνωση έως τη θεραπευτική και την αναγεννητική ιατρική."
Η πιο πρόσφατη έρευνα εμφανίζεται στο περιοδικό Κύτταρο. Gang Han, Ph.D. - ο οποίος είναι αναπληρωτής καθηγητής βιοχημείας και μοριακής φαρμακολογίας - οδήγησε τους επιστήμονες.
Στην εργασία τους, οι επιστήμονες εξηγούν πώς ένεσαν «νανοσωματίδια μετατροπής φωτοϋποδοχέα-δέσμευσης» σε ποντίκια, τα οποία επέτρεψαν στα ζώα να δουν στο σκοτάδι.
Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποίησαν μια τεχνική υποθρεπτικής ένεσης, την οποία χρησιμοποιούν σήμερα πολλοί οφθαλμίατροι.
Τα καινοτόμα πειράματα περιελάμβαναν την «κόλληση» των λεγόμενων νανοαντενίων στους φωτοϋποδοχείς του αμφιβληστροειδούς ποντικών. Μόλις εκεί, οι νανοαντένες μετέτρεψαν το φως NIR σε ορατό πράσινο φως. Έτσι, χωρίς την ανάγκη εξωτερικού εξοπλισμού, τα τρωκτικά μπορούσαν να αντιληφθούν το φως NIR.
Η ομάδα χρησιμοποίησε νανοσωματίδια λεκτίνης για να βοσκήσει τους νανοαντένες στη θέση τους.
Ένας νέος τρόπος προσέγγισης του οράματος
Βάζοντας τα ποντίκια σε μια σειρά δοκιμών, η ομάδα απέδειξε ότι τα ζώα μπορούσαν να διακρίνουν πολύπλοκα μοτίβα στο φως NIR.
Επίσης, επειδή οι νανοαντένες τοποθετήθηκαν τόσο κοντά στους φωτοϋποδοχείς, χρειάστηκαν μόνο πολύ χαμηλά επίπεδα φωτός NIR για την ενεργοποίηση των νανοσωματιδίων, επιτρέποντας έτσι την αντίληψη του φωτός.
Είναι σημαντικό ότι αυτό δεν επηρέασε την όραση της ημέρας των ζώων.
Μετά από περίπου 2 εβδομάδες, η ικανότητά τους να βλέπουν στο σκοτάδι χάνεται. Τα ποντίκια δεν φάνηκαν να έχουν δυσμενείς επιπτώσεις, όπως φλεγμονή ή κυτταρικό θάνατο. Φυσικά, τα ευρήματα είναι συναρπαστικά, αλλά οι συνέπειες ξεπερνούν τη γενική ίντριγκα.
«Αυτά τα νανοαντένια θα επιτρέψουν στους επιστήμονες να εξερευνήσουν μια σειρά από ενδιαφέρουσες ερωτήσεις, από το πώς ο εγκέφαλος ερμηνεύει οπτικά σήματα μέχρι να βοηθήσει στη θεραπεία της αχρωματοψίας».
Gang Han, Ph.D.
Σύμφωνα με τους συγγραφείς, «Τα προικιστικά θηλαστικά με ικανότητα όρασης NIR θα μπορούσαν επίσης να ανοίξουν το δρόμο για κρίσιμες πολιτικές και στρατιωτικές εφαρμογές».
Φυσικά, επειδή αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει μια ένεση στον οφθαλμό, η γενική χρήση της θα είναι περιορισμένη. Ωστόσο, μπορεί να ανοίξει την πόρτα σε λιγότερο επεμβατικούς τρόπους βελτίωσης της όρασης. Όπως εξηγούν οι συγγραφείς:
«[I] n Εκτός από την ενίσχυση της οπτικής ικανότητας, αυτό το νανο-εργαλείο μπορεί να χρησιμεύσει ως ένα ολοκληρωμένο και ελεγχόμενο από το φως σύστημα στην ιατρική, το οποίο θα μπορούσε να είναι χρήσιμο στην επιδιόρθωση της οπτικής λειτουργίας καθώς και στην παροχή φαρμάκων για οφθαλμικές παθήσεις.»
Αυτά είναι πρώιμα ευρήματα, οπότε θα χρειαστεί περισσότερη δουλειά προτού οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιήσουν την τεχνική ευρέως. Ωστόσο, ήδη, αυτά τα αποτελέσματα είναι ενδιαφέροντα και συναρπαστικά από μόνα τους.
