Las nanopartículas podrían dar a los humanos visión nocturna incorporada algún día

Los científicos han usado nanopartículas para conferir a los ratones comunes la capacidad de ver la luz infrarroja cercana. Los avances en el proceso de creación de versiones de estas nanopartículas permitirá que en el futuro podrían brindar visión nocturna incorporada a los humanos. Los investigadores presentarán sus resultados en la Reunión y Exposición Nacional de Otoño de 2019 de la American Chemical Society (ACS), la sociedad científica más grande del mundo.

"Cuando miramos el universo, solo vemos luz visible, pero si tuviéramos visión infrarroja cercana, podríamos ver el universo de una manera completamente nueva. Podríamos hacer astronomía infrarroja a simple vista, o tener visión nocturna sin equipos voluminosos", comenta Gang Han, investigador principal del proyecto, quien presentará el trabajo.

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 la radiación NIR emitida por organismos u objetos, pero estos dispositivos suelen ser voluminosos e inconvenientes.

Han y sus compañeros 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 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 a 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 estos 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.

Entonces, 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, pero los que carecían de esta no podían ver ni distinguir 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 son inorgánicos y hay algunos inconvenientes . La biocompatibilidad no está completamente clara, y necesitamos mejorar el brillo de las nanopartículas para uso humano", reconoce Han.

Ahora, el equipo está experimentando con UCNP compuestos por dos colorantes orgánicos. "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. Uno de los próximos pasos para el proyecto podría ser traducir la tecnología al mejor amigo del hombre. "Si tuviéramos un súperperro 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 atraparlos 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 UNCP específicamente en los fotorreceptores", dice Han. Una investigación que puede dar una utilidad solo vista en películas de ciencia ficción.