Kontaktlinsen verhelfen zum Infrarotblick

Chinesische Forschende haben Kontaktlinsen entwickelt, die sowohl Menschen als auch Mäusen das Sehen im Infrarotbereich ermöglichen, indem sie Infrarotlicht in sichtbares Licht umwandeln. Im Gegensatz zu Infrarot-Nachtsichtbrillen benötigen die Kontaktlinsen keine Stromquelle – und sie ermöglichen es dem Träger, mehrere Infrarotwellenlängen wahrzunehmen. Da sie transparent sind, können die Nutzer sowohl Infrarot- als auch sichtbares Licht gleichzeitig sehen.

Die Kontaktlinsentechnologie nutzt Nanopartikel, die Infrarotlicht absorbieren und in für das menschliche Auge sichtbare Wellenlängen umwandeln. Die Nanopartikel ermöglichen speziell die Erkennung von nahinfrarotem Licht von 800 bis 1600 nm, das knapp über dem für den Menschen sichtbaren Spektrum liegt. Das Team hatte zuvor gezeigt, dass diese Nanopartikel bei Injektion in die Netzhaut von Mäusen Infrarot-Sehvermögen ermöglichen, wollte jedoch eine weniger invasive Option entwickeln.

Zur Herstellung der Kontaktlinsen kombinierte das Team die Nanopartikel mit flexiblen, ungiftigen Polymeren, die in handelsüblichen weichen Kontaktlinsen verwendet werden. Bei Menschen ermöglichten die Infrarot-Kontaktlinsen den Teilnehmern, blinkende morsezeichenähnliche Signale genau zu erkennen und die Richtung des einfallenden Infrarotlichts wahrzunehmen. Die Probanden konnten diese flackernden Informationen sogar mit geschlossenen Augen besser wahrnehmen, da nahes Infrarotlicht die Lider besser durchdringt als sichtbares Licht und somit weniger durch dieses gestört wird.

Eine zusätzliche Optimierung der Kontaktlinsen als trichromatic upconversion contact lenses (tUCLs) ermöglicht es den Nutzern, zwischen verschiedenen Wellenlängen des Infrarotlichts zu unterscheiden, indem die Nanopartikel diese unterschiedlich farbig kodieren. So wurden beispielsweise Infrarotwellenlängen von 980 nm in blaues Licht, 808 nm in grünes und 1.532 nm in rotes Licht umgewandelt. Diese farbcodierten Nanopartikel ermöglichen es den Trägern nicht nur, mehr spektrale Details wahrzunehmen, sondern könnten auch Menschen mit Farbenblindheit helfen, Wellenlängen zu sehen, die sie sonst nicht erkennen könnten.

Da Kontaktlinsen aufgrund ihrer Nähe zur Netzhaut nur begrenzt in der Lage sind, feine Details zu erfassen, entwickelte das Team auch eine Brille mit derselben Nanopartikeltechnologie, mit dem die Teilnehmer Infrarotinformationen mit höherer Auflösung wahrnehmen konnten.

Derzeit können die Kontaktlinsen nur Infrarotstrahlung erkennen, die von einer LED-Lichtquelle projiziert wird, aber die Forschenden arbeiten daran, die Empfindlichkeit der Nanopartikel zu erhöhen, damit sie auch geringere Mengen an Infrarotlicht erkennen können.