Суть изобретения
Учёные из Университета науки и технологий Китая (USTC) в Хэфэе создали мягкие контактные линзы, позволяющие человеку воспринимать ближний инфракрасный свет (800–1 600 нм) — диапазон, невидимый глазу. Ключевая особенность: линзы не требуют батареи, электроники или внешнего питания. Результаты опубликованы в журнале Cell 22 мая 2025 года.
Разработкой руководили нейробиолог Тянь Сюэ и материаловед Юйцянь Ма при участии коллег из Фуданьского университета и Медицинской школы Массачусетского университета.
Как наночастицы превращают невидимое в видимое
В полимерную основу линзы, аналогичную материалам обычных мягких контактных линз, встроены наночастицы размером около 45 нанометров. Они изготовлены на основе золота и редкоземельных элементов — иттербия и эрбия (Au/NaGdF4). Эти частицы работают как преобразователи (upconversion nanoparticles): поглощают фотоны инфракрасного излучения и переизлучают их в виде более коротковолнового видимого света (400–700 нм), который сетчатка человека способна воспринять.
Процесс не требует энергии от внешнего источника — преобразование происходит за счёт оптических свойств самих наночастиц. Линза при этом остаётся прозрачной и пропускает обычный видимый свет, то есть носитель видит и обычный мир, и дополнительный инфракрасный сигнал одновременно.
Испытания на мышах и людях
Исследование проводилось в два этапа. Сначала линзы тестировали на мышах: животные с линзами демонстрировали признаки восприятия инфракрасного света — предпочитали тёмные пространства освещённым инфракрасным источником, а их зрачки сужались при подаче ИК-света. Сканирование мозга подтвердило активацию зрительной коры.
На втором этапе линзы надевали добровольцам. Участники могли определять направление мигающего инфракрасного сигнала от светодиодного (LED) источника. Это подтвердило, что технология работает и на людях — мозг человека способен обрабатывать преобразованный сигнал.
Ранее та же группа USTC экспериментировала с инъекцией наночастиц непосредственно в сетчатку мышей. Контактная линза стала неинвазивной альтернативой, не требующей хирургического вмешательства.
Чего линзы не могут
Прототип далёк от «ночного зрения», каким его показывают в фильмах. Линзы не усиливают свет и не работают в полной темноте. Они преобразуют инфракрасное излучение, но только если его источник достаточно яркий — в текущей версии это мощный LED. Слабое тепловое излучение предметов или людей линзы пока не улавливают.
Пространственное разрешение ограничено: наночастицы рассеивают свет вблизи сетчатки, и изображение получается размытым. Исследователи разработали очковую версию на тех же наночастицах, которая даёт более чёткую картинку, но она крупнее и менее удобна.
Себестоимость одной пары линз оценивается примерно в 200 долларов. Линзы не прошли клинических испытаний, необходимых для регуляторного одобрения, и не доступны для продажи. Долгосрочная безопасность ношения — влияние наночастиц на ткани глаза при постоянном использовании — пока не изучена.
Возможные применения
Тянь Сюэ отмечает несколько направлений: передача информации мигающим инфракрасным светом в целях безопасности и шифрования, помощь в спасательных операциях, защита от подделок. Команда планирует повысить чувствительность наночастиц, чтобы линзы могли воспринимать более слабые источники ИК, и увеличить плотность частиц для улучшения разрешения.
Прототип демонстрирует принцип: зрительные возможности человека можно расширить без хирургии и электроники. Но от лабораторного эксперимента до серийного продукта — путь, который включает испытания безопасности, стандартизацию производства и регуляторное одобрение. Называть текущий прототип заменой приборам ночного видения или массовым продуктом преждевременно.
Контекст: другие подходы к расширению зрения
Инфракрасные контактные линзы USTC — не единственная попытка расширить зрительный диапазон человека. Классические приборы ночного видения (ПНВ) используют фотоумножители или тепловизионные матрицы, которые требуют питания и массивной оптики. Компактные очки дополненной реальности (AR) от нескольких производителей экспериментируют с наложением инфракрасного изображения на обычную картинку, но они тоже нуждаются в батарее.
Уникальность подхода USTC — полное отсутствие электроники. Линза работает как пассивный оптический фильтр, преобразуя длины волн без внешней энергии. Это делает её потенциально самым компактным и дешёвым способом расширения зрительного диапазона — при условии, что проблемы чувствительности и разрешения будут решены в будущих итерациях.
Читайте также: Какие правила ухода за контактными линзами особенно важны