"Наше исследование открывает потенциал для неинвазивных носимых устройств, которые могут наделить людей сверхзрением", - говорит старший автор Тянь Сюэ, нейробиолог из Университета науки и техники Китая. "Сразу же существует множество потенциальных применений этого материала. Например, мерцающий инфракрасный свет может использоваться для передачи информации в системах безопасности, спасения, шифрования или защиты от подделок."

Технология контактных линз использует наночастицы, которые поглощают инфракрасный свет и преобразуют его в длины волн, видимые глазами млекопитающих (например, электромагнитное излучение в диапазоне 400-700 нм). Наночастицы, в частности, позволяют обнаруживать "ближний инфракрасный свет", который представляет собой инфракрасный свет в диапазоне 800-1600 нм, чуть дальше того, что уже может видеть человек. Ранее команда показала, что эти наночастицы обеспечивают инфракрасное зрение у мышей при введении в сетчатку, но они хотели разработать менее инвазивный вариант.

Чтобы создать контактные линзы, команда объединила наночастицы с гибкими нетоксичными полимерами, которые используются в стандартных мягких контактных линзах. Показав, что контактные линзы нетоксичны, они протестировали их действие как на людях, так и на мышах.

Они обнаружили, что мыши, носившие контактные линзы, демонстрировали поведение, свидетельствующее о том, что они могли видеть инфракрасные волны. Например, когда мышам был предоставлен выбор между темной коробкой и коробкой с инфракрасной подсветкой, мыши, носившие контактные линзы, выбрали темную коробку, в то время как бесконтактные мыши не проявили никаких предпочтений. Мыши также демонстрировали физиологические сигналы инфракрасного зрения: зрачки мышей, носивших контактные линзы, сужались в присутствии инфракрасного света, а томография мозга показала, что инфракрасный свет вызывал активацию их центров обработки зрительных данных.

У людей инфракрасные контактные линзы позволили участникам точно распознавать мигающие сигналы, похожие на азбуку Морзе, и определять направление входящего инфракрасного света. "Это абсолютно четкое изображение: без контактных линз испытуемый ничего не может видеть, но когда он их надевает, он может ясно видеть мерцание инфракрасного света", - сказал Сюэ. "Мы также обнаружили, что когда испытуемый закрывает глаза, он еще лучше воспринимает эту мерцающую информацию, потому что ближний инфракрасный свет проникает через веко более эффективно, чем видимый свет, поэтому помех от видимого света меньше".

Дополнительная настройка контактных линз позволяет пользователям различать различные спектры инфракрасного излучения путем создания наночастиц для цветового кодирования различных длин волн инфракрасного излучения. Например, инфракрасные длины волн 980 нм были преобразованы в синий свет, длины волн 808 нм были преобразованы в зеленый свет, а длины волн 1532 нм были преобразованы в красный свет. В дополнение к тому, что пользователи могут воспринимать больше деталей в инфракрасном спектре, эти наночастицы, кодирующие цвет, могут быть модифицированы, чтобы помочь дальтоникам видеть длины волн, которые они в противном случае не смогли бы обнаружить.

"Преобразуя красный видимый свет во что-то вроде зеленого видимого света, эта технология может сделать невидимое видимым для дальтоников", - говорит Сюэ.

Поскольку контактные линзы обладают ограниченной способностью улавливать мелкие детали (из-за их непосредственной близости к сетчатке, что приводит к рассеянию преобразованных частиц света), команда также разработала носимую стеклянную систему, использующую ту же технологию наночастиц, которая позволила участникам воспринимать инфракрасную информацию с более высоким разрешением.

В настоящее время контактные линзы способны обнаруживать только инфракрасное излучение, исходящее от светодиодного источника света, но исследователи работают над повышением чувствительности наночастиц, чтобы они могли обнаруживать более низкие уровни инфракрасного излучения.

"В будущем, работая вместе с учеными-материаловедами и экспертами по оптике, мы надеемся создать контактные линзы с более точным пространственным разрешением и более высокой чувствительностью", - говорит Сюэ.