中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部薛天教授研究組與美國馬薩諸塞州州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院（University of Massachusetts Medical School）韓綱教授研究組合作，結(jié)合視覺神經(jīng)生物醫(yī)學(xué)與創(chuàng)新納米技術(shù)，首次實現(xiàn)動物裸眼紅外光感知和紅外圖像視覺能力。 RXM
zwk  
lJ+05\pE  
該研究成果于2019年2月28日（美東時間）在線發(fā)表于國際頂級期刊《Cell》上，并被《Cell》雜志選為本期唯一科普視頻進(jìn)行重點推廣。 PT9,R^2T!  
t0
[H_  
自然界中電磁波波譜范圍很廣，以波長劃分由短至長包括γ射線、X射線、UV光、可見光、紅外線、微波、無線電波等。能被我們眼睛感受的可見光只占電磁波譜里很小的一部分（圖1），這是由眼睛視網(wǎng)膜里感光細(xì)胞中的感光蛋白所固有的物理化學(xué)特性所決定的。對于>700nm的紅外光，由于其光子能量較低，感光蛋白（opsin）必須降低其吸收能量閾值才能夠吸收感知紅外光子，然而過低的能量閾值會使熱能更容易自發(fā)激發(fā)感光蛋白，從而影響探測信噪比。因此，在生物進(jìn)化歷程中沒有出現(xiàn)任何基于感光蛋白的能夠感知超過700nm的紅外光的動物感光細(xì)胞，更無法在大腦中形成紅外光圖像視覺。（個別動物如部分蛇類的紅外線感知能力是通過溫度感知實現(xiàn)的） ;TaR1e0  
$=7'Cm
?  
*Q?
ZJS~  
然而紅外線廣泛地存在于自然界中，對其探測感知將幫助我們獲取超過可見光譜范圍的信息。為此人們發(fā)明了以光電轉(zhuǎn)換和光電倍增技術(shù)為基礎(chǔ)的紅外夜視儀，但是這樣的紅外夜視儀有一系列缺陷，比如通常比較笨重佩戴后行動不方便、需要靠有限的電池供電、可能被強(qiáng)光過曝、同可見光環(huán)境不兼容等。 8hx4s(1!  
byj}36LN62  
ubC(%Y_k  
為解決上述問題并發(fā)展裸眼無源紅外視覺拓展技術(shù)，中國科大薛天教授研究組同美國馬薩諸塞州州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院韓綱教授研究組合作，嘗試?yán)�用一種可吸收紅外光發(fā)出可見光的上轉(zhuǎn)換納米材料，導(dǎo)入動物視網(wǎng)膜中以實現(xiàn)紅外視覺感知。體外感光細(xì)胞單細(xì)胞光電生理記錄證實這種納米材料確實可以吸收紅外光后激發(fā)小鼠視桿細(xì)胞電活動。為了縮短納米顆粒與感光細(xì)胞的距離，從而提高紅外敏感度，并使納米顆粒能夠長時間留存在視網(wǎng)膜感光細(xì)胞層，研究人員發(fā)展了一種特異表面修飾方法，使其可以與感光細(xì)胞膜表面特異糖基分子緊密連接，從而牢牢地貼附在感光細(xì)胞感光外段的表面（圖2）。這樣修飾后的納米顆粒成為一種隱蔽的、無需外界供能的“納米天線”，研究人員給這種內(nèi)置的“納米天線”命名為pbUCNPs (photoreceptor-binding Upconversion Nanoparticles)，即視網(wǎng)膜感光細(xì)胞特異結(jié)合的上轉(zhuǎn)換納米顆粒。 @a AR99