Visión en el infrarrojo gracias a nanopartículas inyectadas bajo la retina

La visión de los mamíferos está limitada al rango entre 400 y 700 nm; por ello no pueden ver la luz infrarroja sin gafas adecuadas, hasta ahora. Se publica en Cell  que la inyección intraocular de nanopartículas en ratones les permite ver en el infrarrojo cercano (alrededor de 980 nm). Las nanopartículas que se acoplan a los fotorreceptores (pbUCNPs) actúan como nanoantenas transductoras que transforman la señal de 980 nm en una señal de 535 nm (la región más sensible del ojo humano está alrededor de ∼550 nm en condiciones fotópicos, o sea, de alta iluminación). El nuevo nanodispositivo biointegrado abre vías muy interesantes a explorar en un futuro en el contexto del mejoramiento humano en aplicaciones militares y civiles.

Las pbUCNPs (photoreceptor-binding upconversion nanoparticles) se anclan en los conos y bastones de la retina de forma biocompatible y segura (al menos no se ha observado daño alguno en las retinas de los ratones). Como se aplican vía una inyección intraocular, gran número de fotorreceptores adquieren la posibilidad de responder a la luz infrarroja. No se observan problemas en la adaptación de los ratones a su visión mejorada. Más aún, los experimentos muestran que pueden reconocer patrones complejos de luz infrarroja (como triángulos y círculos), incluso bajo iluminación diurna.

El artículo es Yuqian Ma, Jin Bao, …, Tian Xue, “Mammalian Near-Infrared Image Vision through Injectable and Self-Powered Retinal Nanoantennae,” Cell 177: P243-55.E15 (04 Apr 2019), doi: 10.1016/j.cell.2019.01.038.

Las nanopartículas UCNPs (38 ± 2 nm β-NaYF4:20%Yb, 2%Er@β-NaYF4) actúan como nanoantenas con un pico de sensibilidad a 980 nm y un pico de emisión a 535 nm bajo irradiación a 980 nm. Para que sean solubles en agua las nanopartículas se han funcionalizado con un ácido poliacrílico (paaUCNPs) y vía su conjugación con la proteína concanavalina A (ConA). Las nanopartículas pbUCNPs resultantes se adhieren a las glicoproteínas de las membranas de los fotorreceptores (por cierto, las paaUCNPs sin ConA no lo logran). La evaluación de la biocompatibilidad ha sido estudiada en los ratones in vivo. Todos los problemas asociados con una inyección subretinal (opacidad corneal, cataratas, etc.) han desaparecido a las dos semanas de la inyección (momento en el que se iniciaron los experimentos de visión).

Para estudiar la visión infrarroja de los ratones se realizaron experimentos de aprendizaje condicionado (se aplicó a los ratones pequeñas descargas eléctricas en una de sus patas). Se les entrenó para encontrar una plataforma oculta detrás de un patrón de luz infrarroja. Los resultados de los ratones de control fueron aleatorios, mientras que los ratones inyectados con pbUCNPs mostraron una visión infrarroja excelente.

También se les entrenó para diferenciar entre patrones de líneas horizontales y verticales, así como entre un patrón triangular y otro circular, en ambos casos bajo condiciones de luz diurna. Los resultados cuando el patrón está en luz visible y en luz infrarroja son muy similares entre sí; estando por encima de la respuesta aleatoria de forma significativa.

En resumen, un curioso estudio que puede tener aplicaciones biomédicas, pero que a primera vista sugiere aplicaciones militares y de interfaces hombre-máquina. El potencial futuro de este tipo de tecnologías me parece prometedor. Peor, por supuesto, queda mucho tiempo para su ensayo en humanos. Los autores proponen su uso para mejorar ciertas condiciones visuales (no detallan cuáles, pero supongo que tendrán en mente el daltonismo), así como para la vehiculación de fármacos oculares para ciertas enfermedades. Habrá que estar al tanto de los avances en estas líneas de investigación.



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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 30 abril, 2019
Categoría(s): ✓ Ciencia • Medicina • Nanotecnología • Noticias • Science
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