Enstaka injektion ger däggdjur nattsyn
Forskare i framkant av nanoteknik är på väg till det till synes omöjliga: att skapa en injektion som gör att vi kan se i mörkret. Denna forskning öppnar dörren för helt nya terapeutiska ingrepp.
Däggdjurets öga kan bara svara på ett litet band av våglängder.
Generellt är intervallet 400–700 nanometer. Naturligtvis är hela spektrumet av ljus mycket bredare.
Vid den längre änden av detta spektrum är nära infrarött (NIR) och infrarött ljus (IR).
Inga däggdjur kan upptäcka dessa typer av ljus.
Nattvisionsglasögon tillåter användaren att upptäcka dessa annars osynliga våglängder, men de är besvärliga. Under dagtid blir de också mättade med ljus och fungerar inte längre ordentligt.
Nyligen började forskare vid University of Science and Technology i Kina och University of Massachusetts Medical School i Boston leta efter sätt att öka synen hos däggdjur vid NIR-våglängder utan behov av bärbar teknik.
Integrera nanoteknik och vision
Arbetet ingår i en ny våg av forskning som fokuserar på att integrera nanopartiklar med biologiska system. Genom att sätta in små sensorer eller enheter i levande vävnad kan det vara möjligt att ge användbara nya funktioner.
Modern medicin hittar redan användningsområden för detta. I en recension förklarar författarna: "Det finns nu många framstående exempel på att nanomaterial används för att förbättra människors hälsa, inom områden som sträcker sig från bildbehandling och diagnostik till terapi och regenerativ medicin."
Den senaste utredningen visas i tidskriften Cell. Gang Han, Ph.D. - som är docent i biokemi och molekylär farmakologi - ledde forskarna.
I sin uppsats förklarar forskarna hur de injicerade "fotoreceptorbindande uppkonverteringsnanopartiklar" i möss, vilket gjorde att djuren kunde se i mörkret.
Mer specifikt använde de en subretinal injektionsteknik, som många ögonläkare nu ofta använder.
De innovativa experimenten involverade att "limma" så kallade nanoantennaer till näthinnans fotoreceptorer hos möss. En gång där konverterade nanoantenna NIR-ljus till synligt grönt ljus. Så utan behov av extern utrustning kunde gnagarna uppfatta NIR-ljus.
Teamet använde lektin-nanopartiklar för att herda nano-antennerna på plats.
Ett nytt sätt att närma sig vision
Genom att sätta mössen genom en serie tester bevisade teamet att djuren kunde skilja komplexa mönster i NIR-ljus.
Eftersom nanoantennerna placerades så nära fotoreceptorerna behövdes endast mycket låga nivåer av NIR-ljus för att utlösa nanopartiklarna, vilket möjliggjorde ljusuppfattning.
Viktigt är att detta inte påverkade djurs syn på dagsljus.
Efter cirka två veckor försvann deras förmåga att se i mörkret. Mössen tycktes inte uppleva några negativa effekter, såsom inflammation eller celldöd. Naturligtvis är resultaten fascinerande, men konsekvenserna sträcker sig bortom allmän intriger.
"Dessa nanoantennaer gör det möjligt för forskare att utforska ett antal spännande frågor, från hur hjärnan tolkar visuella signaler för att hjälpa till att behandla färgblindhet."
Gang Han, Ph.D.
Enligt författarna kan "Utdelning av däggdjur med NIR-synskapacitet också bana väg för kritiska civila och militära applikationer."
Naturligtvis, eftersom denna procedur innebär en injektion i ögat, kommer dess allmänna användning att vara begränsad. Det kan dock öppna dörren för mindre invasiva sätt att förbättra synen. Som författarna förklarar:
”[Förutom förbättring av den visuella förmågan kan den här nanodenheten fungera som ett integrerat och ljusstyrt system inom medicin, vilket kan vara användbart vid reparation av synfunktionen såväl som vid läkemedelsleverans för ögonsjukdomar.”
Detta är tidiga upptäckter, så mer arbete kommer att behövas innan forskare kan använda tekniken på ett brett sätt; emellertid är dessa resultat redan spännande och fascinerande i sig.
