Un equipo de investigación dirigido por los profesores XUE Tian y MA Yuqian de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC), en colaboración con varios grupos de investigación, ha logrado que las personas adquieran visión de color espaciotemporal en el infrarrojo cercano (NIR) mediante lentes de contacto de conversión ascendente (UCL). El estudio se publicó en línea en Cell el 22 de mayo de 2025 (EST) y se publicó en un comunicado de prensa.Prensa celular.
En la naturaleza, las ondas electromagnéticas abarcan una amplia gama de longitudes de onda, pero el ojo humano sólo puede percibir una estrecha porción conocida como luz visible, lo que hace que la luz NIR más allá del extremo rojo del espectro sea invisible para nosotros.
Fig. 1. Ondas electromagnéticas y espectro de luz visible (Imagen del equipo del Prof. XUE)
En 2019, un equipo dirigido por el Prof. XUE Tian, MA Yuqian y HAN Gang logró un gran avance al inyectar nanomateriales de conversión ascendente en las retinas de animales, lo que permitió la primera capacidad de visión de imágenes NIR a simple vista en mamíferos. Sin embargo, debido a la limitada aplicabilidad de la inyección intravítrea en humanos, el principal reto de esta tecnología reside en permitir la percepción humana de la luz NIR mediante métodos no invasivos.
Las lentes de contacto blandas transparentes fabricadas con compuestos poliméricos ofrecen una solución portátil, pero el desarrollo de las UCL se enfrenta a dos retos principales: lograr una capacidad de conversión ascendente eficiente, lo que requiere dopaje con nanopartículas de alta conversión ascendente (UCNP), y mantener una alta transparencia. Sin embargo, la incorporación de nanopartículas a los polímeros altera sus propiedades ópticas, lo que dificulta el equilibrio entre una alta concentración y la claridad óptica.
Mediante la modificación superficial de las UCNP y el cribado de materiales poliméricos con índice de refracción equiparable, los investigadores desarrollaron UCL que logran una integración de UCNP del 7 al 9 %, manteniendo una transparencia superior al 90 % en el espectro visible. Además, las UCL demostraron un rendimiento óptico, hidrofilicidad y biocompatibilidad satisfactorios, y los resultados experimentales demostraron que tanto los modelos murinos como los usuarios humanos no solo podían detectar la luz NIR, sino también diferenciar sus frecuencias temporales.
Aún más impresionante es el diseño de un sistema de gafas portátiles integrado con lentes de contacto ultrasónicos (UCL) y la optimización de la imagen óptica para superar la limitación de que las UCL convencionales solo ofrecen a los usuarios una percepción aproximada de las imágenes NIR. Este avance permite a los usuarios percibir imágenes NIR con una resolución espacial comparable a la de la visión en luz visible, lo que permite un reconocimiento más preciso de patrones NIR complejos.
Para afrontar mejor la presencia generalizada de luz NIR multiespectral en entornos naturales, los investigadores reemplazaron las UCNP tradicionales por UCNP tricromáticas para desarrollar lentes de contacto de conversión ascendente tricromáticas (tUCL). Estas lentes permitieron a los usuarios distinguir tres longitudes de onda NIR distintas y percibir un espectro de color NIR más amplio. Al integrar información de color, temporal y espacial, las tUCL permitieron el reconocimiento preciso de datos multidimensionales codificados en NIR, ofreciendo una selectividad espectral mejorada y capacidades antiinterferentes.
Fig. 2. Apariencia de color de diversos patrones (espejos reflectantes simulados con diferentes espectros de reflexión) bajo iluminación visible e infrarroja cercana, vistos a través del sistema de gafas portátiles integrado con tUCL. (Imagen del equipo del Prof. XUE)
Fig. 3. Los UCL permiten la percepción humana de la luz infrarroja cercana en dimensiones temporales, espaciales y cromáticas. (Imagen del equipo del Prof. XUE)
Este estudio, que demostró una solución portátil para la visión NIR en humanos a través de UCL, proporcionó una prueba de concepto para la visión de color NIR y abrió aplicaciones prometedoras en seguridad, lucha contra la falsificación y tratamiento de deficiencias en la visión del color.
Enlace del artículo:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019
(Escrito por XU Yehong, SHEN Xinyi, Editado por ZHAO Zheqian)
Hora de publicación: 07-jun-2025