|
|
|
|
| 2025年5月24日中國科研團(tuán)隊研究出新型隱形眼鏡 |
|
歷史上的今天
欄目：重大事件
發(fā)布時間：2025-05-24
|
|
|
|
|
2025年5月24日發(fā)生的重大事件：
|
摘要：2025年5月24日(農(nóng)歷2025年4月27日)，解鎖“紅外視覺”超能力！中國科研團(tuán)隊研究出新型隱形眼鏡。
突破人類視覺極限，中國科大研究出神奇隱形眼鏡。
北京時間2025年5月24日，復(fù)旦大學(xué)官方微信公眾號2025年5月23日發(fā)布消息，內(nèi)容如下：
復(fù)旦最新Cell：戴上隱形眼鏡，解鎖"紅外視覺"超能力！
在我們的視網(wǎng)膜上
有一…
|
2025年5月24日(農(nóng)歷2025年4月27日)，解鎖“紅外視覺”超能力！中國科研團(tuán)隊研究出新型隱形眼鏡。
突破人類視覺極限，中國科大研究出神奇隱形眼鏡。
北京時間2025年5月24日，復(fù)旦大學(xué)官方微信公眾號2025年5月23日發(fā)布消息，內(nèi)容如下：
復(fù)旦最新Cell：戴上隱形眼鏡，解鎖"紅外視覺"超能力！
在我們的視網(wǎng)膜上
有一類“視錐細(xì)胞”
能對紅、綠、藍(lán)三原色特異性響應(yīng)
三種細(xì)胞被激活的比例
決定了人類所看見的顏色
一直以來，人類可看見的光波長范圍
僅限于400-700納米
若能感知更加廣闊的
近紅外（700-2500納米）波段
將突破人類視覺的極限
北京時間5月22日晚間
復(fù)旦大學(xué)與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
等國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)
合作研究成果
以“Near-infrared spatiotemporal color vision in humans enabled by upconversion contact lenses”（上轉(zhuǎn)換隱形眼鏡賦能人類近紅外光視覺）為題發(fā)表在《細(xì)胞》（Cell）雜志上
該研究創(chuàng)新性地將
一種含有多個熒光發(fā)射的稀土顆粒
與隱形眼鏡相結(jié)合
通過可穿戴的形式
使人類感知近紅外光的
時間、空間和色彩多維度信息
更為色盲等視覺疾病的治療
提供新的解決方案
十余載跨學(xué)科研究
探索近紅外光奧秘
自然界中的光，包含各種不同頻率的電磁波。當(dāng)人眼捕獲到外界自然光后，可以激活視網(wǎng)膜上識別紅、綠、藍(lán)三原色的三種視錐細(xì)胞，并根據(jù)三種視錐細(xì)胞被激活的比例，向大腦發(fā)送外界的顏色信息。
然而，相對于自然界廣闊的光學(xué)波段，人眼可感知的波長范圍僅有400-700納米，這就意味著自然界中的大量潛在信息會被忽略。
光學(xué)波段的劃分
與可見光區(qū)域緊密相鄰的是近紅外光，波長范圍涵蓋700-2500納米。近紅外光被證明具有優(yōu)異的生物體穿透性能，對生物體的輻射損傷小，被譽為“生物透明波段”。
近十年來，復(fù)旦大學(xué)張凡教授帶領(lǐng)課題組致力于近紅外波段的生物醫(yī)學(xué)研究。課題組研發(fā)了包括無機(jī)稀土納米材料和有機(jī)熒光染料在內(nèi)的多款近紅外發(fā)光探針，并對近紅外熒光成像設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)性地優(yōu)化和創(chuàng)新，發(fā)展了在小動物等生物活體中的動態(tài)多通道成像技術(shù)。團(tuán)隊開發(fā)的創(chuàng)新成像方法不僅多次在國際頂級刊物Nature Materials,Nature Nanotechnology和Nature Photonics上發(fā)表，獲得了上海市自然科學(xué)一等獎和科學(xué)探索獎等獎項，而且也實現(xiàn)了基礎(chǔ)研究到應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，目前也在附屬華山醫(yī)院、腫瘤醫(yī)院等進(jìn)行臨床前研究。
元素周期表中，稀土元素是指包括鈧（Sc）、釔（Y）和鑭系在內(nèi)的17種元素。稀土元素具有非常優(yōu)異的磁、光、電等性質(zhì)。光學(xué)方面，稀土離子的f能級非常豐富，使其具有廣泛且尖銳的熒光發(fā)射峰，涵蓋了紫外、可見光和近紅外光區(qū)。上轉(zhuǎn)換發(fā)光現(xiàn)象，是稀土材料最為重要的光學(xué)性質(zhì)，是一種特殊的反斯托克斯位移發(fā)光過程。人們通過使用長波長的近紅外光作為激發(fā)光源，使其發(fā)出短波長的可見區(qū)熒光。
2021年，張凡團(tuán)隊與腦科學(xué)研究院張嘉漪團(tuán)隊合作，利用稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光現(xiàn)象，結(jié)合光遺傳學(xué)技術(shù)，選擇性地激活不同神經(jīng)元，實現(xiàn)對清醒小鼠運動行為的經(jīng)顱選擇性調(diào)控。團(tuán)隊還與北京腦科學(xué)與類腦研究所方英團(tuán)隊合作，將稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料與柔性電極相結(jié)合，設(shè)計了一種光電信號聯(lián)用的腦機(jī)接口裝置，該裝置能夠長期植入小鼠腦區(qū)并多通道地記錄神經(jīng)元的電信號。
開發(fā)多色稀土發(fā)光材料
讓近紅外光“肉眼可見”
2022年起，張凡團(tuán)隊與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)薛天團(tuán)隊合作，開展化學(xué)與生命科學(xué)的交叉融合。雙方團(tuán)隊各展所長，學(xué)習(xí)彼此學(xué)科理論，實現(xiàn)知識體系融合，助力合作推進(jìn)。
利用稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性，可以從視覺感知角度賦予人類對紅外光的識別能力。通過精巧設(shè)計納米材料的核殼結(jié)構(gòu)，團(tuán)隊在單個顆粒上同時構(gòu)建了三個不同的上轉(zhuǎn)換發(fā)光區(qū)域，由于不同發(fā)光區(qū)域之間用惰性的殼層阻隔，使得它們各自的能量傳遞和熒光發(fā)射過程彼此互不干擾，各自獨立。
張凡團(tuán)隊合成的多色上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料及其熒光光譜性質(zhì)
如何將不可見的近紅外光轉(zhuǎn)變?yōu)槿巳庋劭梢姷墓猓窟@需要發(fā)揮稀土的優(yōu)勢。課題組成員、化學(xué)系2019級直博生陳子晗介紹，稀土元素具有獨特光學(xué)性質(zhì)，通過近紅外光激發(fā)，可以把不同顏色的光進(jìn)行轉(zhuǎn)換。人體可以通過納米顆粒的熒光顏色，判斷外界的肉眼不可見的近紅外光波長，實現(xiàn)對近紅外“色彩”的識別。
利用多色上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料制作可穿戴的隱形眼鏡
研究過程中，要在單個顆粒上集成多色功能，面臨極大挑戰(zhàn)。“單顆目標(biāo)產(chǎn)物從設(shè)計到合成至少需一兩個月，且需確保每一步零差錯。”陳子晗說。為此，團(tuán)隊每日完成合成后，均需對光譜、電鏡形貌及納米結(jié)構(gòu)等進(jìn)行表征監(jiān)測，全程動態(tài)跟蹤稀土顆粒生長過程。團(tuán)隊對納米顆粒進(jìn)行表面改性，使其可分散在高分子聚合物溶液中，并最終制作成高度透明的隱形眼鏡。
志愿者佩戴隱形眼鏡后可識別各種組成的近紅外“復(fù)色光”
志愿者佩戴隱形眼鏡后，通過納米材料發(fā)出紅、綠、藍(lán)等三種可見波段的熒光，分別感知三種不可見的近紅外光，也可以識別由不同波長近紅外光組成的“復(fù)色光”，以及多組由不同波長近紅外光組成的圖案內(nèi)容。這表明，具有抗干擾、正交發(fā)光和多光譜轉(zhuǎn)換特性的多色稀土發(fā)光材料，可以有效地實現(xiàn)人類對近紅外圖像視覺。
志愿者可識別由不同近紅外光組成的圖案
研究實現(xiàn)了多個近紅外光視覺的概念驗證。未來，相關(guān)成果在醫(yī)療、信息處理及視覺輔助技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，通過可穿戴、非侵入式的隱形眼鏡，可以靈活調(diào)節(jié)人體視覺的感知范圍，有望為色盲等視覺疾病的治療提供新的解決方案。
復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系、智能材料與未來能源創(chuàng)新學(xué)院張凡教授和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的薛天教授、馬玉乾教授、王勝教授、龔興龍教授等為論文共同通訊作者，復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系2019級直博生陳子晗和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士研究生陳雨諾等為論文共同第一作者，復(fù)旦大學(xué)智能材料與未來能源創(chuàng)新學(xué)院2024級博士研究生楊明珠參與部分納米材料合成的工作。
論文鏈接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00454-4
來源
化學(xué)系
組稿
校融媒體中心
（復(fù)旦大學(xué)公眾號）
|
|
|
|
|
上述內(nèi)容已注明媒體來源的，為本站編輯轉(zhuǎn)載，版權(quán)歸原作者所有。若有來源標(biāo)明錯誤或者侵犯了您的合法權(quán)益，請及時與我們?nèi)〉寐?lián)系，我們將迅速進(jìn)行處理。向原創(chuàng)致敬！！！
|
|
免責(zé)聲明：
|
|
|
1、本站部分內(nèi)容系網(wǎng)友投稿或編輯轉(zhuǎn)載，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)。
2、本頁面內(nèi)容里面包含的圖片、視頻、音頻等文件均為外部引用，本站一律不提供存儲。
3、如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題，請在30日內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，我們將在第一時間刪除或斷開鏈接！
※ 有關(guān)作品版權(quán)事宜請聯(lián)系客服
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 歷史上的今天 |
|
|
今天是：2026年06月10日（星期三）
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
