Eine einzelne Injektion gibt Säugetieren Nachtsicht
Wissenschaftler auf dem neuesten Stand der Nanotechnologie sind auf dem Weg zum scheinbar Unmöglichen: einer Injektion, die es uns ermöglicht, im Dunkeln zu sehen. Diese Forschung öffnet die Tür zu brandneuen therapeutischen Interventionen.
Das Säugetierauge kann nur auf ein kleines Wellenlängenband reagieren.
Im Allgemeinen liegt der Bereich zwischen 400 und 700 Nanometern. Natürlich ist das gesamte Lichtspektrum viel breiter.
Am längeren Ende dieses Spektrums befindet sich nahes Infrarot (NIR) und Infrarotlicht (IR).
Kein Säugetier kann diese Art von Licht erkennen.
Nachtsichtbrillen ermöglichen es dem Benutzer, diese ansonsten unsichtbaren Wellenlängen zu erkennen, sie sind jedoch umständlich. Außerdem werden sie tagsüber lichtgesättigt und funktionieren nicht mehr richtig.
Vor kurzem haben Forscher der Universität für Wissenschaft und Technologie in China und der Medizinischen Fakultät der Universität von Massachusetts in Boston nach Wegen gesucht, um das Sehvermögen von Säugetieren bei NIR-Wellenlängen zu verbessern, ohne dass tragbare Technologie erforderlich ist.
Integration von Nanotechnologie und Vision
Die Arbeit ist Teil einer neuen Forschungswelle, die sich auf die Integration von Nanopartikeln in biologische Systeme konzentriert. Durch das Einsetzen winziger Sensoren oder Geräte in lebendes Gewebe können möglicherweise nützliche neue Funktionen vermittelt werden.
Die moderne Medizin findet hierfür bereits Verwendung. In einer Übersicht erklären die Autoren: „Es gibt mittlerweile viele herausragende Beispiele für die Verwendung von Nanomaterialien zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit in Bereichen von Bildgebung und Diagnostik bis hin zu Therapeutika und regenerativer Medizin.“
Die jüngste Untersuchung erscheint in der Zeitschrift Zelle. Gang Han, Ph.D. - der außerordentlicher Professor für Biochemie und molekulare Pharmakologie ist - leitete die Wissenschaftler.
In ihrer Arbeit erklären die Wissenschaftler, wie sie Mäusen „Photorezeptor-bindende Upconversion-Nanopartikel“ injizierten, die es den Tieren ermöglichten, im Dunkeln zu sehen.
Insbesondere verwendeten sie eine subretinale Injektionstechnik, die viele Augenärzte heute üblicherweise verwenden.
Die innovativen Experimente umfassten das „Kleben“ sogenannter Nanoantennen an die retinalen Photorezeptoren von Mäusen. Dort wandelten die Nanoantennen NIR-Licht in sichtbares grünes Licht um. Ohne externe Ausrüstung konnten die Nagetiere NIR-Licht wahrnehmen.
Das Team verwendete Lektin-Nanopartikel, um die Nanoantennen an ihren Platz zu bringen.
Ein neuer Weg, sich der Vision zu nähern
Durch eine Reihe von Tests für die Mäuse konnte das Team nachweisen, dass die Tiere komplexe Muster im NIR-Licht unterscheiden können.
Da die Nanoantennen so nahe an den Photorezeptoren positioniert waren, wurden nur sehr geringe Mengen an NIR-Licht benötigt, um die Nanopartikel auszulösen, wodurch eine Lichtwahrnehmung ermöglicht wurde.
Dies hatte keinen Einfluss auf das Tageslicht der Tiere.
Nach ungefähr 2 Wochen ließ ihre Fähigkeit, im Dunkeln zu sehen, nach. Die Mäuse schienen keine nachteiligen Wirkungen wie Entzündungen oder Zelltod zu erfahren. Natürlich sind die Ergebnisse faszinierend, aber die Implikationen gehen über die allgemeine Intrige hinaus.
"Mit diesen Nanoantennen können Wissenschaftler eine Reihe interessanter Fragen untersuchen, von der Interpretation visueller Signale durch das Gehirn bis zur Behandlung von Farbenblindheit."
Gang Han, Ph.D.
Laut den Autoren könnte die Ausstattung von Säugetieren mit NIR-Sehvermögen auch den Weg für kritische zivile und militärische Anwendungen ebnen.
Da dieses Verfahren eine Injektion in das Auge beinhaltet, ist seine allgemeine Verwendung natürlich begrenzt. Es könnte jedoch die Tür zu weniger invasiven Möglichkeiten zur Verbesserung des Sehvermögens öffnen. Wie die Autoren erklären:
"Zusätzlich zur Verbesserung der Sehfähigkeit kann dieses Nanogerät als integriertes und lichtgesteuertes System in der Medizin dienen, das bei der Reparatur der Sehfunktion sowie bei der Arzneimittelabgabe bei Augenkrankheiten nützlich sein könnte."
Dies sind frühe Erkenntnisse, daher wird mehr Arbeit erforderlich sein, bevor Wissenschaftler die Technik in großem Umfang anwenden können. Diese Ergebnisse sind jedoch bereits für sich genommen faszinierend und faszinierend.
