युनिव्हर्सिटी ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी ऑफ चायना (USTC) मधील प्रो. XUE तियान आणि प्रो. एमए युकियान यांच्या नेतृत्वाखालील एका संशोधन पथकाने, अनेक संशोधन गटांच्या सहकार्याने, अपकन्व्हर्जन कॉन्टॅक्ट लेन्स (UCL) द्वारे मानवी जवळ-इन्फ्रारेड (NIR) स्पॅटिओटेम्पोरल कलर व्हिजन यशस्वीरित्या सक्षम केले आहे. हा अभ्यास २२ मे २०२५ (EST) रोजी सेलमध्ये ऑनलाइन प्रकाशित झाला होता आणि एका बातमी प्रकाशनात तो वैशिष्ट्यीकृत करण्यात आला होता.सेल प्रेस.
निसर्गात, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लाटा विस्तृत तरंगलांबी व्यापतात, परंतु मानवी डोळा फक्त दृश्यमान प्रकाश म्हणून ओळखला जाणारा एक अरुंद भाग पाहू शकतो, ज्यामुळे स्पेक्ट्रमच्या लाल टोकाच्या पलीकडे असलेला NIR प्रकाश आपल्याला अदृश्य होतो.
आकृती १. विद्युत चुंबकीय लाटा आणि दृश्यमान प्रकाश स्पेक्ट्रम (प्रा. XUE यांच्या टीमकडून प्रतिमा)
२०१९ मध्ये, प्रो. XUE तियान, एमए युकियान आणि हान गँग यांच्या नेतृत्वाखालील एका पथकाने प्राण्यांच्या रेटिनामध्ये अपकन्व्हर्जन नॅनोमटेरियल्स इंजेक्ट करून एक यश मिळवले, ज्यामुळे सस्तन प्राण्यांमध्ये पहिल्यांदाच उघड्या डोळ्यांनी NIR प्रतिमा दृष्टी क्षमता सक्षम झाली. तथापि, मानवांमध्ये इंट्राव्हिट्रियल इंजेक्शनची मर्यादित लागूक्षमता असल्यामुळे, या तंत्रज्ञानासमोरील प्रमुख आव्हान म्हणजे नॉन-इनवेसिव्ह माध्यमांद्वारे NIR प्रकाशाची मानवी धारणा सक्षम करणे.
पॉलिमर कंपोझिटपासून बनवलेले मऊ पारदर्शक कॉन्टॅक्ट लेन्स घालण्यायोग्य उपाय प्रदान करतात, परंतु UCL विकसित करणे हे दोन मुख्य आव्हानांना तोंड देते: कार्यक्षम अपकन्व्हर्जन क्षमता प्राप्त करणे, ज्यासाठी उच्च अपकन्व्हर्जन नॅनोपार्टिकल्स (UCNPs) डोपिंग आवश्यक आहे आणि उच्च पारदर्शकता राखणे. तथापि, पॉलिमरमध्ये नॅनोपार्टिकल्स समाविष्ट केल्याने त्यांचे ऑप्टिकल गुणधर्म बदलतात, ज्यामुळे ऑप्टिकल स्पष्टतेसह उच्च एकाग्रता संतुलित करणे कठीण होते.
UCNPs च्या पृष्ठभागावरील बदल आणि अपवर्तक-निर्देशांक-जुळणाऱ्या पॉलिमरिक पदार्थांच्या तपासणीद्वारे, संशोधकांनी दृश्यमान स्पेक्ट्रममध्ये 90% पेक्षा जास्त पारदर्शकता राखताना 7-9% UCNP एकत्रीकरण साध्य करणारे UCL विकसित केले. शिवाय, UCLs ने समाधानकारक ऑप्टिकल कामगिरी, हायड्रोफिलिसिटी आणि बायोकॉम्पॅटिबिलिटी प्रदर्शित केली, प्रायोगिक निकालांवरून असे दिसून आले की म्युरिन मॉडेल आणि मानवी परिधान करणारे दोघेही केवळ NIR प्रकाश शोधू शकत नाहीत तर त्याच्या टेम्पोरल फ्रिक्वेन्सीमध्ये फरक देखील करू शकतात.
अधिक प्रभावीपणे, संशोधन पथकाने पारंपारिक UCL वापरकर्त्यांना NIR प्रतिमांची फक्त एक सामान्य धारणा प्रदान करते ही मर्यादा दूर करण्यासाठी UCLs आणि ऑप्टिमाइझ्ड ऑप्टिकल इमेजिंगसह एकत्रित केलेली एक घालण्यायोग्य चष्मा प्रणाली डिझाइन केली. ही प्रगती वापरकर्त्यांना दृश्यमान प्रकाश दृष्टीशी तुलना करता येण्याजोग्या स्थानिक रिझोल्यूशनसह NIR प्रतिमा पाहण्यास सक्षम करते, ज्यामुळे जटिल NIR नमुन्यांची अधिक अचूक ओळख शक्य होते.
नैसर्गिक वातावरणात मल्टीस्पेक्ट्रल एनआयआर प्रकाशाच्या व्यापक उपस्थितीला अधिक तोंड देण्यासाठी, संशोधकांनी पारंपारिक यूसीएनपींना ट्रायक्रोमॅटिक यूसीएनपींनी बदलून ट्रायक्रोमॅटिक अपकन्व्हर्जन कॉन्टॅक्ट लेन्स (टीयूसीएल) विकसित केले, ज्यामुळे वापरकर्त्यांना तीन भिन्न एनआयआर तरंगलांबी ओळखता आल्या आणि एक विस्तृत एनआयआर रंग स्पेक्ट्रम समजता आला. रंग, ऐहिक आणि स्थानिक माहिती एकत्रित करून, टीयूसीएलने बहु-आयामी एनआयआर-एनकोडेड डेटाची अचूक ओळख करण्यास परवानगी दिली, सुधारित स्पेक्ट्रल निवडकता आणि हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता प्रदान केल्या.
आकृती २. टीयूसीएलसह एकत्रित केलेल्या घालण्यायोग्य चष्मा प्रणालीद्वारे दृश्यमान आणि एनआयआर प्रदीपन अंतर्गत विविध नमुन्यांचे (वेगवेगळ्या परावर्तक स्पेक्ट्रासह सिम्युलेटेड परावर्तक आरसे) रंगीत स्वरूप. (प्रा. एक्सयूईच्या टीमकडून प्रतिमा)
आकृती ३. UCLs मानवी शरीराच्या प्रकाशाचे तात्पुरते, अवकाशीय आणि रंगीत परिमाणांमध्ये आकलन करण्यास सक्षम करतात. (प्रा. XUE यांच्या टीमकडून प्रतिमा)
UCL द्वारे मानवांमध्ये NIR दृष्टीसाठी घालण्यायोग्य उपाय दाखवणाऱ्या या अभ्यासाने NIR रंग दृष्टीच्या संकल्पनेचा पुरावा दिला आणि सुरक्षा, बनावटी विरोधी आणि रंग दृष्टीच्या कमतरतेवरील उपचारांमध्ये आशादायक अनुप्रयोग उघडले.
पेपर लिंक:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019
(XU Yehong, SHEN Xinyi द्वारे लिखित, ZHAO Zheqian द्वारे संपादित)
पोस्ट वेळ: जून-०७-२०२५