Ratones aprender a ver en infrarrojo gracias a inyección de nanopartículas

Bastones (izquierda) y conos (derecha) de ratones modificados recubiertos con nanopartículas
Ma et al. / Cell

Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China han creado un método para que los ratones vean la luz infrarroja: adhirieron nanopartículas a los fotorreceptores de ratones, que llevan la señal del rango invisible al visible. Los experimentos han demostrado que estos ratones son capaces de distinguir formas complejas en luz infrarroja. Los resultados del trabajo fueron publicados en la revista Cell.

Los fotorreceptores de los humanos están basados ​​en el funcionamiento de las rodopsinas, protéinas que son capaces de distinguir la luz con longitudes de onda en un rango de 400 a 700 nanómetros.

Pero la radiación infrarroja tiene una longitud de onda más larga y menos energía, la cual no es suficiente para activar el fotorreceptor. A ello se debe que los ojos de los humanos y otros animales no distinguen la radiación infrarroja. Para superarlo, ya se han realizado intentos para reducir la energía de activación de los fotorreceptores.

"Lentes infrarrojos"

Un grupo de científicos liderados por Tian Xue creó una solución alternativa. Para los "lentes infrarrojos" de los ratones tomaron partículas en base a erbio e iterbio de 40 nanómetros aproximadamente, que pueden absorber rayos con una longitud de onda de aproximadamente 980 nanómetros y emiten en respuesta luz verde visible con una longitud de onda de aproximadamente 535 nanómetros.

La base de su trabajo consiste en la capacidad de recolectar energía de varios fotones infrarrojos y liberarla como un fotón de onda más corta (y, por lo tanto, tener una energía más alta). Una ventaja importante de estas partículas fue el bajo nivel de ruido aleatorio generado por ellas. El mecanismo de estas partículas se demuestra claramente en el siguiente video:

Para que las partículas sean hidrófilas, los investigadores las cubrieron con ácido poliacrílico. Además, les adhirieron moléculas de concanavalina A, conocida por su capacidad para unirse al segmento externo de fotorreceptores de mamíferos. Después de inyectarlo en el ojo del ratón, las nanopartículas se unieron a los receptores y comenzaron a transmitir una señal con una distorsión mínima.


Ma et al. / Cell

Los efectos secundarios de este procedimiento no fueron mayores que en el grupo de control, donde se inyectó una solución inocua en los ratones. El siguiente paso fue la prueba funcional de los nuevos "superpoderes", que se hizo a tres niveles: los científicos verificaron la reacción del ojo a la radiación infrarroja, la activación de la corteza visual y las reacciones de comportamiento.


a - La pupila de un ratón se encoge en respuesta a la radiación infrarroja. c, d - A la derecha se encuentra el diagrama y los resultados de la prueba de comportamiento, en la cual colocaron al ratón en una caja con un compartimento oscuro y un compartimento en el que encendían el infrarrojo o una iluminación habitual. Si el ratón veía esta luz, trataba de esconderse en la parte oscura de la caja.
Ma et al. / Cell

Los resultados de las pruebas mostraron que las nanopartículas permiten que los animales reaccionen no solo a la luz de cierto espectro, sino que también vean formas, por ejemplo, distinguir las rayas longitudinales de las transversales.

Los resultados alentadores de las pruebas sugieren que los humanos podrían ver la luz infrarroja, pero los investigadores advierten que este proceso no es seguro: además de los problemas visuales temporales (en ratones, todo volvió a la normalidad en dos semanas) después de la inyección y las posibles complicaciones, estas nanopartículas contienen metales pesados. 


Maria Cervantes
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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