การแปลงอนุภาคนาโนที่เพิ่มขึ้นช่วยให้หนูมองเห็นในอินฟราเรด

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถตรวจจับแสงในช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า นั่นคือระหว่าง 400 ถึง 700 นาโนเมตร ทีมนักวิจัยได้ขยายความสามารถนี้ไปยังหนูทดลองที่อยู่ใกล้อินฟราเรดโดยการฉีดอนุภาคนาโน (pbUCNPs) ที่มีผลผูกพันกับตัวรับแสงเข้าที่ด้านหลังของดวงตา เทคนิคนี้สามารถนำไปใช้เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีอินฟราเรดใกล้และการมองเห็นตอนกลางคืน

ที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับการใช้งานทาง

ทหารและพลเรือน และช่วยรักษาข้อบกพร่องของตาบางอย่างเซลล์รับแสง (แท่งและโคน) ในดวงตาของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีเม็ดสีที่ดูดซับแสงซึ่งประกอบด้วยออปซินและเรตินที่เชื่อมโยงโควาเลนต์ ความยาวคลื่นที่มากกว่า 700 นาโนเมตรนั้นยาวเกินกว่าที่เซลล์รับแสงเหล่านี้จะดูดซับ ดังนั้นเมื่อคลื่นเหล่านี้กระทบกับเรตินาจะไม่มีสัญญาณไฟฟ้าที่สอดคล้องกันถูกส่งไปยังสมอง

การขยายช่วงความยาวคลื่นปกติในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิจัยกำลังมองหาการรวมอนุภาคนาโนเข้ากับตัวรับแสงในดวงตา เพื่อให้สามารถตรวจจับแสงที่อยู่นอกช่วงความยาวคลื่นปกติได้ ในงานชิ้นใหม่นี้ ทีมงานที่นำโดยTian Xueจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีนกล่าวว่าขณะนี้ได้ใช้ pbUCNP เพื่อขยายสเปกตรัมการมองเห็นของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมไปยังช่วงอินฟราเรดใกล้ (NIR) อนุภาคจับกับเซลล์รับแสงอย่างแน่นหนาและทำหน้าที่เป็นทรานสดิวเซอร์แสง NIR โดยจับความยาวคลื่น NIR ที่ยาวกว่าและปล่อยความยาวคลื่นที่สั้นกว่าในช่วงแสงที่มองเห็นได้ แท่งหรือโคนจะส่งสัญญาณปกติไปยังสมอง ราวกับว่ากำลังจัดการกับแสงที่มองเห็นได้

ดวงตาของมนุษย์มีความไวต่อแสงมากที่สุดประมาณ 550 นาโนเมตร ในการแปลงแสง NIR เป็นความยาวคลื่นนี้ Xue และเพื่อนร่วมงานได้สร้างอนุภาคนาโนอัพคอนเวอร์ชันที่มีโครงสร้างเป็นแกนหลัก (UCNPs) ที่ทำจาก β-NaYF 4 :20%Yb, 2%Er@β- NaYF 4 เมื่อฉายรังสีด้วยแสง NIR ประมาณ 980 นาโนเมตร อนุภาคเหล่านี้จะแปลงเป็นแสงที่มีจุดสูงสุดของการแผ่รังสีที่ 535 นาโนเมตร ในการออกแบบ UCNPs ที่ยึดกับตัวรับแสง นักวิจัยได้คอนจูเกตโปรตีน concanavalin A (ConA) กับ UCNPs ที่เคลือบด้วยกรดโพลีอะคริลิก 

Retina และ visual cortex เปิดใช้งานโดย NIR light

พวกเขาฉีดอนุภาคนาโนเข้าไปในบริเวณ sub-retinal ของดวงตาในหนู ต้องขอบคุณin vivo electroretinograms และการบันทึกภาพที่อาจเกิดขึ้นได้  ใน visual cortex ของสัตว์ พวกเขาพบว่าเรตินาและ visual cortex ของหนูที่ฉีด pbUCNP ถูกกระตุ้นด้วยแสง NIR

การทดสอบพฤติกรรมสัตว์ (ในเขาวงกตน้ำ) ยังเปิดเผยว่าหนูเหล่านี้ไวต่อแสง NIR และสามารถสัมผัสได้แม้ในสภาพแสงกลางวัน ซึ่งหมายความว่าทั้ง NIR และการมองเห็นแสงที่มองเห็นได้นั้นเป็นไปได้ในเวลาเดียวกัน พวกเขาสามารถแยกแยะรูปแบบรูปร่างแสง NIR เช่นสามเหลี่ยมและวงกลมได้เช่นกัน นักวิจัยกล่าวว่า พวกเขายังแปลกใจที่พบว่าอนุภาคนาโนคอนจูเกต ConA ช่วยให้สัตว์เห็นรูปแบบด้วยไฟ LED ที่มีความหนาแน่นพลังงานต่ำเป็นพิเศษเนื่องจากเพียงพอที่จะกระตุ้นอนุภาคนาโน

pbUCNPs ออกฤทธิ์นานและการมองเห็นรูปแบบ NIR สามารถอยู่ได้นานกว่า 10 สัปดาห์โดยไม่รบกวนการมองเห็นปกติทีมซึ่งรวมถึงนักวิทยาศาสตร์จากโรงเรียนแพทย์มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์กล่าวว่าตอนนี้ต้องการลองใช้เทคนิคนี้ในสุนัขและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

การกระตุ้นเซลล์ต้นกำเนิดจากเรตินาช่วยฟื้นฟูการมองเห็นในหนูขับเคลื่อนตัวเองJin Bao สมาชิกในทีมกล่าวว่า ” เทคโนโลยีการมองเห็น NIR ในปัจจุบันเช่น แว่นตามองกลางคืน  ใช้เครื่องตรวจจับและกล้องที่ไม่ทำงานเลยในระหว่างวัน อุปกรณ์เหล่านี้ต้องการแหล่งพลังงานภายนอกด้วย ในทางตรงกันข้าม โซลูชันแบบฉีดได้ของเราจะขับเคลื่อนตัวเองและทำงานร่วมกับทั้งแสงที่มองเห็นได้และ 

NIR ในเวลาเดียวกัน

“อนุภาคนาโนที่ใช้ในงานของเรายังช่วยให้เราสามารถสำรวจพฤติกรรมที่เกี่ยวข้องกับการมองเห็นในสัตว์ได้หลากหลาย” เธอกล่าวเสริม “ยิ่งไปกว่านั้น ยาเหล่านี้สามารถใช้เป็นระบบบูรณาการและควบคุมแสงในยาได้ และอาจนำมาใช้เพื่อปรับปรุงการขาดการมองเห็นสีแดงของมนุษย์ เช่นเดียวกับการนำส่งยาสำหรับโรคตา”

เทคนิคการถ่ายภาพด้วยคอมพิวเตอร์แบบใหม่จะช่วยปรับปรุงความละเอียดของการส่งผ่านกล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์ (TXM) Fourier ptychography ซึ่งวัตถุประสงค์ถูกย้ายระหว่างการได้มาซึ่งได้รับการพัฒนาเพื่อใช้ในช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ขณะนี้ นักวิจัยจากสถาบัน Paul Scherrer ( PSI ) และETH Zürichในสวิตเซอร์แลนด์ได้แสดงให้เห็นรูปแบบที่ทำงานร่วมกับรังสีเอกซ์ โดยให้ภาพเฟสเชิงปริมาณและคอนทราสต์การดูดกลืนแสงที่ความละเอียดสูง วิธีการนี้จะช่วยให้สามารถศึกษาตัวอย่างทางชีววิทยาในรายละเอียดมากกว่าที่เป็นได้ในปัจจุบัน ( Science Advances 10.1126/sciadv.aav0282 )

ด้วยชุดส่วนประกอบออปติคัลที่สมบูรณ์แบบ ความละเอียดของระบบภาพจึงถูกจำกัดด้วยความยาวคลื่นของแสงที่รวมตัวกัน ดังนั้น รังสีเอกซ์ที่มีลำดับความยาวคลื่นสั้นกว่าแสงที่มองเห็นได้ ควรให้ภาพที่คมชัดกว่าที่ผลิตโดยกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลหลายร้อยเท่า ปัญหาคือส่วนประกอบออปติคัล X-ray นั้นยังห่างไกลจากความสมบูรณ์แบบ

หนึ่งในแหล่งที่มาของการประนีประนอมในเลนส์เอ็กซ์เรย์คือเลนส์ใกล้วัตถุ ซึ่งโฟกัสแสงจากเป้าหมายไปยังเครื่องตรวจจับ เลนส์ในอุดมคติสำหรับการถ่ายภาพความละเอียดสูงคือเลนส์ที่มีรูรับแสงตัวเลขขนาดใหญ่ ซึ่งหมายความว่าจะจับแสงจากมุมตกกระทบขนาดใหญ่ เนื่องจากรังสีเอกซ์ไม่ได้หักเหอย่างมีนัยสำคัญจากวัสดุที่รู้จัก ออปติก X-ray จึงไม่เทียบเท่ากับเลนส์แก้วโดยตรงที่ใช้ในการโฟกัสแสงในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงที่มองเห็นได้

วัตถุประสงค์จำลอง

แทนที่จะใช้เลนส์หักเห กล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์มักสร้างขึ้นรอบๆ แผ่นโซนเฟรสเนล (FZP) ซึ่งเน้นการแผ่รังสีโดยการเลี้ยวเบน Klaus Wakonig แห่ง PSI และเพื่อนร่วมงานที่ PSI และ ETH Zürich ใช้อุปกรณ์ดังกล่าวเท่านั้น แต่พวกเขาย้าย FZP ขนานไปกับระนาบการถ่ายภาพระหว่างการซื้อกิจการ วิธีนี้ช่วยให้นักวิจัยได้สุ่มตัวอย่างส่วนต่างๆ ของลำแสงที่เลี้ยวเบนมากขึ้น ดังนั้นเมื่อพวกเขาสร้างภาพจากการวัดที่แยกจากกัน ราวกับว่าพวกเขาใช้วัตถุประสงค์ทางกายภาพที่มีรูรับแสงตัวเลขที่ใหญ่กว่ามาก

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>สล็อตเว็บตรง