Le lenti a contatto permettono agli esseri umani di percepire la luce infrarossa a colori

Gli esseri umani normalmente rilevano la luce tra 400 nm e 700 nm. Un team guidato da Yuqian Ma ha ora ampliato questo intervallo, sviluppando https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00454-4 lenti a contatto morbide che convertono i fotoni del vicino infrarosso (NIR) in luce visibile, offrendo ai portatori una visione NIR diretta senza chirurgia.

Le lenti incorporano nanoparticelle di upconversione in una matrice di poli-HEMA. Adattando l'indice di rifrazione del polimero alle particelle e mantenendo il carico di nanoparticelle al sette per cento della massa, gli autori hanno mantenuto una trasparenza superiore all'85 per cento nello spettro visibile. I test meccanici hanno mostrato una flessibilità e una resistenza alla fatica paragonabili alle lenti commerciali, e le prove di sicurezza oculare di sei ore nei topi non hanno rivelato alcuna apoptosi corneale o infiammazione retinica aggiuntiva.

L'elettroretinografia ha registrato risposte normali alla luce visibile e risposte NIR chiare solo quando le lenti erano presenti. I topi che indossavano le lenti restringevano le pupille sotto l'illuminazione a 980 nm, evitavano una camera illuminata con luce NIR e utilizzavano lo sfarfallio NIR per sfuggire allo shock. Questi effetti persistevano con le palpebre suturate, coerentemente con una trasmittanza palpebrale del 23% a 980 nm contro lo 0,4% a 535 nm.

I volontari umani hanno mostrato risultati simili. I portatori di lenti hanno rilevato i flash NIR nell'oscurità e sotto una luce ambientale di 300 lux; la chiusura degli occhi ha compromesso appena la sensibilità NIR, ma ha soppresso la sensibilità alla luce visibile di due ordini di grandezza. La loro soglia di fusione del flicker NIR corrispondeva al benchmark visibile e decodificavano le sequenze di tipo Morse con la stessa precisione della luce visibile. Un modulo esterno a tre lenti per occhiali proiettava scene NIR attraverso una pellicola piatta di up-conversione, ottenendo un limite di risoluzione spaziale vicino a 65 cicli per grado e consentendo il riconoscimento di semplici modelli di linee, lettere e forme NIR.

La sostituzione delle nanoparticelle convenzionali con un design tricromatico, eccitato ortogonalmente, ha aggiunto il colore. Le eccitazioni separate a 808 nm, 980 nm e 1532 nm hanno prodotto emissioni isolate di verde, blu e rosso, rispettivamente. Le prove di abbinamento dei colori hanno dimostrato che gli utenti potevano mescolare questi tre canali NIR "primari" per riprodurre l'intera gamma cromatica di dimensioni NTSC e distinguere simboli multicolori, frasi codificate da indicazioni combinate di colore e tempo e oggetti riflettenti le cui tonalità NIR differiscono dal loro aspetto visibile.

Tenga presente che le lenti sono ancora lontane anni; devono essere risolti problemi come la bassa sensibilità senza illuminazione NIR attiva, i limiti di risoluzione intrinseci, le sfide di costanza del colore e la necessità di un test umano più ampio. Gli occhiali intelligenti con telecamere e display NIR potrebbero raggiungere i consumatori in pochi anni, mentre le lenti a contatto upconvergenti avranno probabilmente bisogno di molti anni in più di materiali, ottica e lavoro normativo.