تقنية جديدة “حقن جسيمات نانونيّة” مكّنت الفئران من رؤية ضوء الاشعة تحت الحمراء

مفاكرة –  عبدالله الزهراني

 

 

وفق دراسة نشرت في 28 شباط / فبراير في دورية Cell أعطيت حقنة واحدة من الجسيمات النانوية في عيون الفئران لرؤية الأشعة تحت الحمراء لمدة تصل إلى 10 أسابيع مع الحد الأدنى من الآثار الجانبية ، مما يسمح لهذة الفئران رؤية ضوء الأشعة تحت الحمراء حتى خلال النهار وبنوعية كافية للتمييز بين الأشكال المختلفة. كما أشارت هذه النتائج أن تؤدي إلى التقدم في تقنيات الرؤية بالأشعة تحت الحمراء البشرية ، بما في ذلك التطبيقات المحتملة في التشفير المدني ، والأمن ، والعمليات العسكرية.

كما يقتصر البشر والثدييات الأخرى على رؤية مجموعة من الأطوال الموجية للضوء تسمى الضوء المرئي ، والتي تشمل أطوال موجات قوس قزح. لكن الأشعة تحت الحمراء ، التي لها طول موجي أطول ، تحيط بنا جميعًا. ينبعث الناس والحيوانات والكائنات ضوء الأشعة تحت الحمراء لأنها تعطي الحرارة ، ويمكن أيضا أن تعكس الأشياء ضوء الأشعة تحت الحمراء.

واشار الباحث البارز تيان شيويه من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين: “إن الضوء المرئي الذي يمكن رؤيته من خلال الرؤية الطبيعية للإنسان يحتل جزءًا صغيرًا جدًا من الطيف الكهرومغناطيسي”. “الموجات الكهرومغناطيسية أطول أو أقصر من الضوء المرئي وتحمل الكثير من المعلومات.”
يشار إلى أنه قامت مجموعة متعددة التخصصات من العلماء بقيادة شيويه وجين باو في جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين ، وكذلك جانج هان في كلية الطب بجامعة ماساتشوستس ، بتطوير تقنية النانو للعمل مع الهياكل الموجودة في العين.

يقول هان: “عندما يدخل الضوء العين ويضرب الشبكية ، فإن القضبان والمخاريط ، أو الخلايا المستقبلة للضوء ، تمتص الفوتونات ذات الأطوال الموجية المرئية الخفيفة وترسل إشارات كهربائية مقابلة إلى الدماغ”. “بما أن الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء طويلة جدًا بحيث لا يمكن استيعابها من قبل المستقبلات الضوئية ، فنحن غير قادرين على إدراكها.”
ومن خلال هذه الدراسة ، صنع العلماء جزيئات نانوية يمكنها أن ترتكز بإحكام على خلايا المستقبل الضوئي وتعمل بمثابة محولات طاقة أشعة تحت حمراء صغيرة. عندما يضرب ضوء الأشعة تحت الحمراء شبكية العين ، تلتقط الجسيمات النانوية أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء الأطول وتطلق أطوال موجات أقصر ضمن نطاق الضوء المرئي. ثم يمتص القضيب أو المخروط القريب طول الموجة الأقصر ويرسل إشارة طبيعية إلى الدماغ ، كما لو أن الضوء المرئي قد أصاب الشبكية.

وأشار باو إلى أن التجارب المتعلقة بالجسيمات النانوية امتصت ضوء الأشعة تحت الحمراء بحوالي 980 نانومتر في الطول الموجي وحولته إلى ضوء بلغ ذروته عند 535 نانومتر ، مما جعل ضوء الأشعة تحت الحمراء يظهر باللون الأخضر” ،

وقد اختبر الباحثون الجسيمات النانوية في الفئران ، والتي ، مثل البشر ، لا تستطيع رؤية الأشعة تحت الحمراء بشكل طبيعي. وأظهرت الفئران التي حصلت على الحقن علامات فيزيائية غير واعية أنها كانت تكتشف ضوء الأشعة تحت الحمراء ، مثل تضيق التلاميذ ، في حين أن الفئران المحقونة فقط بمحلول العازلة لم يستجب لضوء الأشعة تحت الحمراء.

ولإختبار ما إذا كانت الفئران قادرة على فهم ضوء الأشعة تحت الحمراء ، أعد الباحثون سلسلة من مهام المتاهة لإظهار أن الفئران يمكن أن ترى الأشعة تحت الحمراء في ظروف ضوء النهار ، في وقت واحد مع الضوء المرئي.

في حالات نادرة ، وقعت آثار جانبية من الحقن مثل قرنيتها الغائمة ولكنها اختفت في أقل من أسبوع. قد يكون السبب في ذلك هو عملية الحقن فقط لأن الفئران التي تلقت حقنات فقط من محلول المخزن المؤقت لها معدل مماثل من هذه الآثار الجانبية. وجدت اختبارات أخرى أي ضرر على بنية شبكية العين بعد الحقن تحت شبكية العين.

“في دراستنا ، أظهرنا أن كل من القضبان والمخاريط تربط هذه الجسيمات النانوية وتم تفعيلها بواسطة ضوء الأشعة تحت الحمراء القريب” ، يقول شيويه. “لذلك ، نعتقد أن هذه التقنية ستعمل أيضًا في عيون البشر ، ليس فقط من أجل توليد رؤية فائقة ولكن أيضًا للحلول العلاجية في حالات العجز في رؤية اللون الأحمر البشري”.

اما التقنية الحالية فتعتمد على الأشعة تحت الحمراء وعلى أجهزة الكشف والكاميرات التي غالباً ما تكون محدودة بسبب ضوء النهار المحيط وتحتاج إلى مصادر طاقة خارجية. ويعتقد الباحثون أن الجسيمات النانوية المتكاملة البيولوجية مرغوبة أكثر لتطبيقات الأشعة تحت الحمراء المحتملة في التشفير المدني والأمن والعمليات العسكرية. يقول هان: “في المستقبل ، نعتقد أنه قد يكون هناك مجال لتحسين التقنية باستخدام نسخة جديدة من الجسيمات النانوية العضوية ، المصنوعة من مركبات معتمدة من إدارة الأغذية والأدوية FDA ، والتي يبدو أنها تؤدي إلى رؤية أشعة تحت الحمراء أكثر إشراقاً”.

ويعتقد الباحثون أيضا أنه يمكن القيام بمزيد من العمل لضبط طيف الانبعاث للجسيمات النانوية لتتناسب مع العيون البشرية ، التي تستخدم أكثر من قضبان لرؤيتهم المركزية مقارنة بعيون الفأر.
واختتم شيويه بقوله “هذا موضوع مثير لأن التكنولوجيا التي أتحناها هنا يمكن في النهاية أن تمكن البشر من رؤية قدراتنا الطبيعية”.

 

Print Friendly, PDF & Email