上图显示了可注射的光感受器结合粒子如何将光子转换为高能量形式
2月28日发表在《细胞》杂志上的一项研究表明，通过纳米技术增强视力的小鼠能够看到红外光。在小鼠眼中单次注射纳米颗粒可使红外视觉保持长达10周，副作用小，即使在白天也可以看到红外光，并具有足够的特异性来区分不同的形状。这些发现可能会导致人类红外视觉技术的进步，包括民用加密，安全和军事行动的潜在应用。
人类眼睛的视网膜就像一个反向的电视屏幕，当全光谱落在其细胞上时，一些波长触发我们认为是颜色或强度的化学反应。棒状细胞告诉我们大脑有物体多亮。 它们对大约500纳米的光波有很强的反应，但很难对640纳米以上的任何物体做出反应。我们还有三种“锥形”感光细胞，每种感光细胞都对它们自己的光谱部分敏感。结合起来，它们为我们的大脑提供了分辨颜色所需的细节。
但是这些锥体也不能检测到超过700纳米的光，这意味着超出光谱红色部分的任何东西对我们来说都是完全不可见的。
中国科学技术大学的科学家Tian Xue说：“人类自然视觉可以感知到的可见光仅占电磁频谱的一小部分，而比可见光更长或更短的电磁波携带大量信息。”
由中国科技大学以及美国马萨诸塞大学医学院Gang Han领导的多学科科学家小组开发出了夜视纳米技术，让小鼠能够看见红外光。
Han说：“当光线进入眼睛并撞击视网膜时，视杆和视锥细胞感光细胞吸收可见光波长的光子，并向大脑发送相应的电信号。由于红外波长太长而不能被光感受器吸收，我们无法察觉它们。”
小鼠视网膜细胞上的夜视纳米粒子
在这项研究中，科学家们制造出的纳米粒子可以紧密地固定在感光细胞上，并充当微小的红外光传感器。当红外光照射到视网膜上时，纳米颗粒捕获较长的红外波长并在可见光范围内发射较短的波长。然后附近的杆或锥吸收较短的波长并向大脑发送正常信号，就像可见光照射到视网膜一样。
中科大科学家Jin Bao说：“在我们的实验中，纳米粒子吸收波长约为980 nm的红外光，并将其转换为在535 nm处达到峰值的光，这使得红外光看起来像绿色。”
研究人员测试了小鼠体内的纳米粒子，与人类一样，它们不能自然地看到红外线。接受注射的小鼠显示出它们正在检测红外光，例如其瞳孔收缩，而仅注射缓冲溶液的小鼠对红外光没有反应。
为了测试老鼠是否能够理解红外光，研究人员设置了一系列迷宫任务，结果显示老鼠在日光条件下可以看到红外线，同时还有可见光。
在极少数情况下，小鼠发生注射的副作用，但在不到一周的时间内消失。这可能仅由注射过程引起，因为仅接受注射缓冲溶液的小鼠具有相似的这些副作用。其他测试发现，视网膜下注射后视网膜结构没有受损。
Xue说：“在研究中，我们已经证明棒状和锥形感光细胞都能结合这些纳米粒子，并被近红外光激活。因此，我们相信这项技术也将在人眼中发挥作用，不仅可以产生超级视觉，还可以用于人类红色视觉缺陷的治疗解决方案。”
目前的红外技术通常受环境日光限制，依赖并需要外部电源的探测器和摄像机。研究人员认为，生物一体化纳米颗粒更适用于民用加密，安全和军事行动中的潜在红外应用。Han说： “在未来，我们认为可能存在改进技术的空间，新型有机纳米粒子由FDA批准的化合物制成，似乎可以产生更加明亮的红外视觉”。
研究人员还认为，可以继续研究来微调纳米粒子的发射光谱以适应人眼。与老鼠的眼睛相比，人眼在进行中心视觉时，利用棒状感光细胞多于锥体细胞。
这是一个令人兴奋的研究课题，因为我们正在创造的技术最终可以使人类超越我们的自然能力。