Les neuroscientifiques et les scientifiques des matériaux ont créé des lentilles de contact qui permettent une vision infrarouge chez l’homme et les souris en convertissant la lumière infrarouge en lumière visible. Contrairement aux lunettes de vision nocturne infrarouge, les lentilles de contact, décrites dans le journal de presse cellulaire Cellule Le 22 mai, ne nécessite pas de source d’énergie – et ils permettent au porteur de percevoir plusieurs longueurs d’onde infrarouges. Parce qu’ils sont transparents, les utilisateurs peuvent voir à la fois la lumière infrarouge et visible simultanément, bien que la vision infrarouge ait été améliorée lorsque les participants avaient les yeux fermés.
«Nos recherches ouvrent le potentiel de dispositifs portables non invasifs pour donner aux gens une supervision», explique Tian Xue, auteur principal, neuroscientifique de l’Université des sciences et de la technologie de la Chine. «Il existe immédiatement de nombreuses applications potentielles pour ce matériau. Par exemple, la lumière infrarouge vacillante pourrait être utilisée pour transmettre des informations dans la sécurité, le sauvetage, le chiffrement ou les paramètres anti-contrefaçon.»
La technologie de l’objectif de contact utilise des nanoparticules qui absorbent la lumière infrarouge et la convertissent en longueurs d’onde visibles aux yeux de mammifères (par exemple, rayonnement électromagnétique dans la plage de 400 à 700 nm). Les nanoparticules permettent spécifiquement la détection de «lumière proche infrarouge», qui est une lumière infrarouge dans la gamme 800-1600 nm, juste au-delà de ce que les humains peuvent déjà voir. L’équipe a précédemment montré que ces nanoparticules permettent une vision infrarouge chez la souris lorsqu’ils sont injectés dans la rétine, mais ils voulaient concevoir une option moins invasive.
Pour créer les lentilles de contact, l’équipe a combiné les nanoparticules avec des polymères flexibles et non toxiques utilisés dans des lentilles de contact souples standard. Après avoir montré que les lentilles de contact étaient non toxiques, ils ont testé leur fonction chez les humains et les souris.
Ils ont constaté que les souris portant des lentilles de contact présentaient des comportements suggérant qu’ils pouvaient voir des longueurs d’onde infrarouges. Par exemple, lorsque les souris ont reçu le choix d’une boîte sombre et d’une boîte éclairée infrarouge, les souris portant des contacts ont choisi la boîte sombre tandis que les souris sans contact ne montraient aucune préférence. Les souris ont également montré des signaux physiologiques de vision infrarouge: les élèves des souris portant des contacts resservées en présence de lumière infrarouge, et l’imagerie cérébrale a révélé que la lumière infrarouge a provoqué une éclaircissement de leurs centres de traitement visuel.
Chez l’homme, les lentilles de contact infrarouge ont permis aux participants de détecter avec précision les signaux de type Code Morse et de percevoir la direction de la lumière infrarouge entrante. « C’est totalement clair: sans les lentilles de contact, le sujet ne peut rien voir, mais quand ils les mettent, ils peuvent clairement voir le scintillement de la lumière infrarouge », a déclaré Xue. « Nous avons également constaté que lorsque le sujet ferme les yeux, ils sont encore mieux à même de recevoir ces informations vacillantes, car la lumière proche infrarouge pénètre la paupière plus efficacement que la lumière visible, il y a donc moins d’interférence de la lumière visible. »
Un ajustement supplémentaire aux lentilles de contact permet aux utilisateurs de différencier les différents spectres de la lumière infrarouge en gérant les nanoparticules pour coder couleur différentes longueurs d’onde infrarouge. Par exemple, des longueurs d’onde infrarouges de 980 nm ont été converties en lumière bleue, des longueurs d’onde de 808 nm ont été converties en lumière verte et des longueurs d’onde de 1 532 nm ont été converties en lumière rouge. En plus de permettre aux porteurs de percevoir plus de détails dans le spectre infrarouge, ces nanoparticules de codage couleur pourraient être modifiées pour aider les aveugles à voir les longueurs d’onde qu’ils seraient autrement incapables de détecter.
«En convertissant la lumière visible rouge en quelque chose comme la lumière verte visible, cette technologie pourrait rendre l’invisible visible pour les couleurs aveugles», explique Xue.
Étant donné que les lentilles de contact ont une capacité limitée à capturer les détails fins (en raison de leur proximité avec la rétine, ce qui provoque les particules de lumière converties en diffusion), l’équipe a également développé un système de verre portable en utilisant la même technologie de nanoparticules, ce qui a permis aux participants de percevoir des informations infrarouges à haute résolution.
Actuellement, les lentilles de contact ne sont en mesure de détecter que les rayonnements infrarouges projetés à partir d’une source de lumière LED, mais les chercheurs travaillent à augmenter la sensibilité des nanoparticules afin qu’ils puissent détecter des niveaux inférieurs de lumière infrarouge.
«À l’avenir, en travaillant avec des scientifiques des matériaux et des experts optiques, nous espérons établir une lentille de contact avec une résolution spatiale plus précise et une sensibilité plus élevée», explique Xue.
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Cette recherche a été soutenue par le programme majeur de Science and Technology Innovation 2030, le National Key Research and Development Program of China, The Natural Science Foundation, The CAS Project for Young Scientists in Basic Research, The Major Scientific and Technological Program of Anhui Province, The Anhui Provincial Natural Science Foundation, la nouvelle Cornerstone Science Foundation The Feng Foundation of Biomedical Research et le programme scientifique frontalier humain.
CelluleMa et al., «Vision des couleurs spatio-temporelles proche infrarouge chez l’homme activé par les lentilles de contact de la conversion.» https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00454-4
Cellule (@CellCellPress), le phare Journal of Cell Press, est une revue bimensuelle qui publie des résultats d’une signification inhabituelle dans n’importe quel domaine de biologie expérimentale, y compris, mais sans s’y limiter, la biologie cellulaire, la biologie moléculaire, les neurosciences, l’immunologie, la virologie et la microbiologie, le cancer, la génétique humaine, la biologie des systèmes, la signalisation et les mécanismes de la maladie et la thérapie. Visitez: http://www.cell.com/cell. Pour recevoir des alertes médiatiques de presse cellulaire, contactez press@cell.com.
Julia Grimmett
Presse à cellules
press@cell.com
Questions fréquemment posées
Quel est le rôle des différents ions dans les nanoparticules trichromatiques de conversion croisée (UCNP)?
Différents ions comme YB, ER et TM sont utilisés dans les UCNP pour absorber la lumière proche infrarouge (NIR) et émettre des couleurs visibles. YB aide à transférer l’énergie à TM pour la lumière bleue, tandis que ER produit une lumière verte lorsque les ions ND absorbent les photons NIR.
Comment contrôler les couleurs d’émission des UCNP?
Les couleurs d’émission des UCNP peuvent être ajustées en modifiant la puissance des lasers utilisés pour les exciter. En utilisant des combinaisons de différentes longueurs d’onde laser, les chercheurs peuvent produire différentes couleurs dans le spectre visible.
Quel était le but des expériences de correspondance des couleurs menées dans l’étude?
Les expériences de correspondance des couleurs visaient à voir dans quelle mesure les participants pouvaient distinguer et assortir les couleurs produites par les UCNP avec des lumières LED monochromatiques standard. Cela permet de comprendre à quel point les UCNP peuvent être utilisés efficacement pour le codage des couleurs dans les applications.
