Uma equipe de pesquisa liderada pelos professores XUE Tian e MA Yuqian, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC), em colaboração com diversos grupos de pesquisa, conseguiu viabilizar a visão de cores espaço-temporal no infravermelho próximo (NIR) em humanos por meio de lentes de contato de conversão ascendente (UCLs). O estudo foi publicado online na revista Cell em 22 de maio de 2025 (horário do leste dos EUA) e divulgado em um comunicado à imprensa.Imprensa Celular.
Na natureza, as ondas eletromagnéticas abrangem uma ampla gama de comprimentos de onda, mas o olho humano só consegue perceber uma pequena porção conhecida como luz visível, tornando a luz infravermelha próxima, além da extremidade vermelha do espectro, invisível para nós.
Figura 1. Ondas eletromagnéticas e espectro da luz visível (Imagem da equipe do Prof. XUE)
Em 2019, uma equipe liderada pelo Prof. XUE Tian, MA Yuqian e HAN Gang alcançou um avanço ao injetar nanomateriais de upconversion nas retinas de animais, possibilitando a primeira visão de imagem NIR a olho nu em mamíferos. No entanto, devido à aplicabilidade limitada da injeção intravítrea em humanos, o principal desafio para essa tecnologia reside em permitir a percepção humana da luz NIR por meios não invasivos.
As lentes de contato gelatinosas e transparentes feitas de compósitos poliméricos oferecem uma solução prática, mas o desenvolvimento de lentes de conversão ascendente (UCLs) enfrenta dois desafios principais: alcançar uma capacidade de conversão ascendente eficiente, o que requer alta concentração de nanopartículas de conversão ascendente (UCNPs), e manter alta transparência. No entanto, a incorporação de nanopartículas em polímeros altera suas propriedades ópticas, dificultando o equilíbrio entre alta concentração e clareza óptica.
Por meio da modificação da superfície de UCNPs e da seleção de materiais poliméricos com índice de refração compatível, os pesquisadores desenvolveram UCLs que alcançaram uma integração de UCNPs de 7 a 9%, mantendo mais de 90% de transparência no espectro visível. Além disso, as UCLs demonstraram desempenho óptico, hidrofilicidade e biocompatibilidade satisfatórios, com resultados experimentais mostrando que tanto modelos murinos quanto usuários humanos conseguiram não apenas detectar a luz NIR, mas também diferenciar suas frequências temporais.
Mais impressionante ainda, a equipe de pesquisa projetou um sistema de óculos vestíveis integrado com lentes de contato ultracurtas (UCLs) e otimizou a imagem óptica para superar a limitação de que as UCLs convencionais fornecem aos usuários apenas uma percepção grosseira de imagens no infravermelho próximo (NIR). Esse avanço permite que os usuários percebam imagens NIR com resolução espacial comparável à visão de luz visível, possibilitando um reconhecimento mais preciso de padrões NIR complexos.
Para lidar melhor com a presença generalizada de luz NIR multiespectral em ambientes naturais, pesquisadores substituíram as UCNPs tradicionais por UCNPs tricromáticas para desenvolver lentes de contato de upconversion tricromáticas (tUCLs), que permitem aos usuários distinguir três comprimentos de onda NIR distintos e perceber um espectro de cores NIR mais amplo. Ao integrar informações de cor, temporais e espaciais, as tUCLs possibilitam o reconhecimento preciso de dados multidimensionais codificados em NIR, oferecendo seletividade espectral aprimorada e capacidades anti-interferência.
Figura 2. Aparência de cor de vários padrões (espelhos refletores simulados com diferentes espectros de reflexão) sob iluminação visível e NIR, visualizados através do sistema de óculos vestíveis integrado com tUCLs. (Imagem da equipe do Prof. XUE)
Figura 3. As UCLs permitem a percepção humana da luz NIR nas dimensões temporal, espacial e cromática. (Imagem da equipe do Prof. XUE)
Este estudo, que demonstrou uma solução vestível para visão no infravermelho próximo em humanos por meio de lentes ultracurtas, forneceu uma prova de conceito para a visão de cores no infravermelho próximo e abriu aplicações promissoras em segurança, combate à falsificação e tratamento de deficiências na visão de cores.
Link para o artigo:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019
(Escrito por XU Yehong, SHEN Xinyi, editado por ZHAO Zheqian)
Data da publicação: 07/06/2025