Nanopartikel suatu hari nanti bisa memberi manusia built-in night vision – Sains Terkini


Film-film yang menampilkan para pahlawan dengan kekuatan super, seperti penerbangan, penglihatan sinar-X, atau kekuatan luar biasa, adalah hal yang populer. Tetapi sementara karakter populer ini hanyalah penerbangan mewah, para ilmuwan telah menggunakan nanopartikel untuk memberikan kekuatan super nyata pada tikus biasa: kemampuan untuk melihat cahaya inframerah-dekat. Hari ini, para ilmuwan melaporkan kemajuan dalam pembuatan versi nanopartikel ini yang suatu hari nanti dapat memberikan penglihatan malam di dalam diri manusia.

Para peneliti akan mempresentasikan hasil mereka di American National Society (ACS) Fall 2019 National Meeting & Exposition.

"Ketika kita melihat alam semesta, kita hanya melihat cahaya yang terlihat," kata Gang Han, Ph.D., penyelidik utama proyek tersebut, yang sedang mempresentasikan pekerjaan pada pertemuan tersebut. "Tetapi jika kita memiliki penglihatan inframerah-dekat, kita dapat melihat alam semesta dengan cara yang sama sekali baru. Kita mungkin dapat melakukan astronomi inframerah dengan mata telanjang, atau memiliki penglihatan malam tanpa peralatan besar."

Mata manusia dan mamalia lainnya dapat mendeteksi cahaya antara panjang gelombang 400 dan 700 nanometer (nm). Sebaliknya, cahaya Near-infrared (NIR), memiliki panjang gelombang lebih panjang – 750 nm hingga 1,4 mikrometer. Kamera pencitraan termal dapat membantu orang melihat dalam gelap dengan mendeteksi radiasi NIR yang dikeluarkan oleh organisme atau benda, tetapi perangkat ini biasanya besar dan tidak nyaman. Han dan rekan-rekannya bertanya-tanya apakah mereka dapat memberikan visi tikus NIR dengan menyuntikkan jenis nanomaterial khusus, yang disebut konversi partikel nano (UCNPs), ke mata mereka. Nanopartikel ini, yang mengandung unsur tanah jarang erbium dan ytterbium, dapat mengubah foton berenergi rendah dari cahaya NIR menjadi cahaya hijau berenergi lebih tinggi yang dapat dilihat mata mamalia.

Dalam karya yang diterbitkan awal tahun ini, para peneliti, yang berada di University of Massachusetts Medical School, menargetkan UCNPs ke fotoreseptor di mata tikus dengan melampirkan protein yang mengikat molekul gula pada permukaan fotoreseptor. Kemudian, mereka menyuntikkan UCNP yang mengikat fotoreseptor di belakang retina tikus. Untuk menentukan apakah tikus yang disuntikkan dapat melihat dan memproses cahaya NIR secara mental, tim melakukan beberapa tes fisiologis dan perilaku. Misalnya, dalam satu tes, para peneliti menempatkan tikus ke dalam tangki air berbentuk Y. Salah satu cabang tangki memiliki platform tempat tikus bisa memanjat untuk keluar dari air. Para peneliti melatih tikus untuk berenang menuju cahaya tampak dalam bentuk segitiga, yang menandai rute pelarian. Lingkaran dengan cahaya yang sama menandai cabang tanpa platform. Kemudian, para peneliti mengganti cahaya tampak dengan cahaya NIR. "Tikus dengan injeksi partikel dapat melihat segitiga dengan jelas dan berenang setiap kali, tetapi tikus tanpa injeksi tidak dapat melihat atau membedakan perbedaan antara kedua bentuk," kata Han.

Meskipun UCNP bertahan di mata tikus selama setidaknya 10 minggu dan tidak menyebabkan efek samping yang nyata, Han ingin meningkatkan keamanan dan sensitivitas bahan nano sebelum ia berencana untuk mencobanya pada manusia. "UCNP dalam makalah kami yang diterbitkan bersifat anorganik, dan ada beberapa kelemahan di sana," kata Han. "Biokompatibilitasnya tidak sepenuhnya jelas, dan kita perlu meningkatkan kecerahan partikel nano untuk penggunaan manusia." Sekarang, tim sedang bereksperimen dengan UCNP yang terdiri dari dua pewarna organik, bukan unsur tanah jarang. "Kami telah menunjukkan bahwa kami dapat membuat UCNP organik dengan kecerahan jauh lebih baik dibandingkan dengan yang anorganik," katanya. Nanopartikel organik ini dapat memancarkan cahaya hijau atau biru. Selain memiliki sifat yang lebih baik, pewarna organik juga bisa memiliki lebih sedikit hambatan regulasi.

Salah satu langkah berikutnya untuk proyek ini mungkin menerjemahkan teknologi ke sahabat manusia. "Jika kita memiliki anjing super yang bisa melihat cahaya NIR, kita bisa memproyeksikan pola ke tubuh seorang pelanggar hukum dari kejauhan, dan anjing itu bisa menangkap mereka tanpa mengganggu orang lain," kata Han. Di samping kekuatan superhero, teknologinya juga dapat memiliki aplikasi medis yang penting, seperti mengobati penyakit mata. "Kami benar-benar mencari cara menggunakan lampu NIR untuk melepaskan obat dari UNCP khususnya di fotoreseptor," kata Han.

Referensi:

Material disediakan oleh American Chemical Society. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.