Las nanopartículas podrían dar a los humanos visión nocturna incorporada

Las películas con héroes con superpoderes, como el vuelo, la visión de rayos X o la fuerza extraordinaria, están de moda.

Pero aunque estos personajes populares son simple fantasía, científicos han usado nanopartículas para conferir una superpotencia real a ratones comunes: la capacidad de ver la luz infrarroja cercana.

Los científicos informan sobre el progreso en la creación de versiones de estas nanopartículas que algún día podrían brindar visión nocturna incorporada a los humanos.

 “Cuando miramos el universo, solo vemos luz visible”, dice Gang Han, Ph.D., el investigador principal del proyecto.

“Pero si tuviéramos una visión del infrarrojo cercano, podríamos ver el universo de una manera completamente nueva.

Podríamos ser capaces de hacer astronomía infrarroja a simple vista, o tener visión nocturna sin equipos voluminosos”.

Los ojos de los humanos y otros mamíferos pueden detectar la luz entre las longitudes de onda de 400 y 700 nanómetros (nm).

La luz del infrarrojo cercano (NIR), por otro lado, tiene longitudes de onda más largas: de 750 nm a 1,4 micrómetros.

Las cámaras termográficas pueden ayudar a las personas a ver en la oscuridad al detectar esta radiación NIR emitida por organismos u objetos, pero estos dispositivos suelen ser voluminosos e inconvenientes.

Han y sus colegas se preguntaron si podían dar a los ratones visión NIR inyectando en sus ojos un tipo especial de nanomaterial, llamado nanopartículas de conversión ascendente (UCNP).

Estas nanopartículas, que contienen los elementos de tierras raras erbio e iterbio, pueden convertir fotones de baja energía de la luz NIR en luz verde de mayor energía que los ojos de los mamíferos pueden ver.

En un trabajo publicado a principios de este año, los investigadores, que están en la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts, apuntaron los UCNP a fotorreceptores en ojos de ratón al unir una proteína que se une a una molécula de azúcar en la superficie del fotorreceptor.

Luego, inyectaron los UCNP de unión a fotorreceptores detrás de las retinas de los ratones.

Para determinar si los ratones inyectados podían ver y procesar mentalmente la luz NIR, el equipo realizó varias pruebas fisiológicas y de comportamiento.

Por ejemplo, en una prueba, los investigadores colocaron a los ratones en un tanque de agua en forma de Y.

Una rama del tanque tenía una plataforma en la que los ratones podían subir para escapar del agua.

Los investigadores entrenaron a los ratones para nadar hacia la luz visible en forma de triángulo, que marcó la ruta de escape.

Un círculo iluminado de manera similar marcaba la rama sin plataforma.

Luego, los investigadores reemplazaron la luz visible con luz NIR.

“Los ratones con la inyección de partículas podían ver el triángulo claramente y nadar hacia él cada vez, pero los ratones sin la inyección no podían ver ni notar la diferencia entre las dos formas”, dice Han.

Aunque los UCNP persistieron en los ojos de los ratones durante al menos 10 semanas y no causaron ningún efecto secundario notable, Han quiere mejorar la seguridad y la sensibilidad de los nanomateriales antes de contemplar probarlos en humanos.

“Los UCNP en nuestro artículo publicado son inorgánicos, y hay algunos inconvenientes allí”, dice Han.

“La biocompatibilidad no está completamente clara, y necesitamos mejorar el brillo de las nanopartículas para uso humano”.

Ahora, el equipo está experimentando con UCNP compuestos por dos colorantes orgánicos, en lugar de elementos de tierras raras.

“Hemos demostrado que podemos hacer UCNP orgánicos con brillo mucho mejor en comparación con los inorgánicos”, dice.

Estas nanopartículas orgánicas pueden emitir luz verde o azul.

Además de tener propiedades mejoradas, los tintes orgánicos también podrían tener menos obstáculos regulatorios.

Uno de los próximos pasos para el proyecto podría ser traducir la tecnología al mejor amigo del hombre.

“Si tuviéramos un súper perro que pudiera ver la luz NIR, podríamos proyectar un patrón en el cuerpo de un infractor de la ley desde la distancia, y el perro podría atraparlo sin molestar a otras personas”, dice Han.

Dejando a un lado los poderes de los superhéroes, la tecnología también podría tener importantes aplicaciones médicas, como el tratamiento de enfermedades oculares.

“En realidad estamos estudiando cómo usar la luz NIR para liberar un fármaco de los UCNP específicamente en los fotorreceptores”, dice Han.

Fuente: ACS