यूएसटीसी ने कॉन्टैक्ट लेंस तकनीक के माध्यम से मानव निकट-अवरक्त रंग दृष्टि को साकार किया

चीन के विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (यूएसटीसी) के प्रोफ़ेसर ज़ूई तियान और प्रोफ़ेसर एमए युकियान के नेतृत्व में एक शोध दल ने कई शोध समूहों के सहयोग से, अपकन्वर्ज़न कॉन्टैक्ट लेंस (यूसीएल) के माध्यम से मानव निकट-अवरक्त (एनआईआर) स्थानिक-कालिक रंग दृष्टि को सफलतापूर्वक सक्षम किया है। यह अध्ययन 22 मई, 2025 (पूर्वी मानक समय) को सेल में ऑनलाइन प्रकाशित हुआ था, और एक समाचार विज्ञप्ति में भी प्रकाशित हुआ था।सेल प्रेस.

प्रकृति में, विद्युत चुम्बकीय तरंगें तरंगदैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला में फैली होती हैं, लेकिन मानव आंख केवल एक संकीर्ण भाग को ही देख सकती है जिसे दृश्य प्रकाश के रूप में जाना जाता है, जिससे स्पेक्ट्रम के लाल छोर से परे NIR प्रकाश हमारे लिए अदृश्य हो जाता है।

चित्र 1. विद्युत चुम्बकीय तरंगें और दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम (प्रोफ़ेसर XUE की टीम द्वारा लिया गया चित्र)

2019 में, प्रोफ़ेसर ज़ूई तियान, एमए युकियान और हान गैंग के नेतृत्व वाली एक टीम ने जानवरों के रेटिना में अपकन्वर्जन नैनोमटेरियल इंजेक्ट करके एक बड़ी सफलता हासिल की, जिससे स्तनधारियों में पहली बार नंगी आँखों से NIR इमेज विज़न क्षमता प्राप्त हुई। हालाँकि, मनुष्यों में इंट्राविट्रियल इंजेक्शन की सीमित प्रयोज्यता के कारण, इस तकनीक के लिए मुख्य चुनौती गैर-आक्रामक तरीकों से NIR प्रकाश की मानवीय धारणा को सक्षम करना है।

पॉलिमर कंपोजिट से बने सॉफ्ट ट्रांसपेरेंट कॉन्टैक्ट लेंस पहनने योग्य समाधान प्रदान करते हैं, लेकिन यूसीएल विकसित करने में दो मुख्य चुनौतियाँ हैं: कुशल अपकन्वर्जन क्षमता प्राप्त करना, जिसके लिए उच्च अपकन्वर्जन नैनोकणों (यूसीएनपी) की डोपिंग की आवश्यकता होती है, और उच्च पारदर्शिता बनाए रखना। हालाँकि, पॉलिमर में नैनोकणों को शामिल करने से उनके प्रकाशिक गुण बदल जाते हैं, जिससे उच्च सांद्रता और प्रकाशिक स्पष्टता के बीच संतुलन बनाना मुश्किल हो जाता है।

यूसीएनपी के सतही संशोधन और अपवर्तक-सूचकांक-समरूपित बहुलक पदार्थों की स्क्रीनिंग के माध्यम से, शोधकर्ताओं ने ऐसे यूसीएल विकसित किए जो दृश्यमान स्पेक्ट्रम में 90% से अधिक पारदर्शिता बनाए रखते हुए 7-9% यूसीएनपी एकीकरण प्राप्त करते हैं। इसके अलावा, यूसीएल ने संतोषजनक प्रकाशीय प्रदर्शन, हाइड्रोफिलिसिटी और जैव-संगतता का प्रदर्शन किया, और प्रायोगिक परिणामों से पता चला कि मूषक मॉडल और मानव पहनने वाले दोनों ही न केवल एनआईआर प्रकाश का पता लगा सकते हैं, बल्कि इसकी कालिक आवृत्तियों में भी अंतर कर सकते हैं।

इससे भी ज़्यादा प्रभावशाली बात यह है कि शोध दल ने यूसीएल के साथ एकीकृत एक पहनने योग्य चश्मा प्रणाली तैयार की और ऑप्टिकल इमेजिंग को अनुकूलित किया ताकि इस सीमा को दूर किया जा सके कि पारंपरिक यूसीएल उपयोगकर्ताओं को केवल एनआईआर छवियों का एक मोटा बोध ही प्रदान करते हैं। यह प्रगति उपयोगकर्ताओं को दृश्य प्रकाश दृष्टि के बराबर स्थानिक रिज़ॉल्यूशन वाली एनआईआर छवियों को देखने में सक्षम बनाती है, जिससे जटिल एनआईआर पैटर्न की अधिक सटीक पहचान संभव होती है।

प्राकृतिक वातावरण में बहु-स्पेक्ट्रल NIR प्रकाश की व्यापक उपस्थिति से निपटने के लिए, शोधकर्ताओं ने पारंपरिक UCNPs को त्रिवर्णी UCNPs से प्रतिस्थापित कर त्रिवर्णी अपकन्वर्जन कॉन्टैक्ट लेंस (tUCL) विकसित किए, जिससे उपयोगकर्ता तीन अलग-अलग NIR तरंगदैर्ध्यों में अंतर कर सकते थे और एक व्यापक NIR रंग स्पेक्ट्रम देख सकते थे। रंग, कालिक और स्थानिक जानकारी को एकीकृत करके, tUCLs ने बहु-आयामी NIR-एन्कोडेड डेटा की सटीक पहचान की अनुमति दी, जिससे बेहतर वर्णक्रमीय चयनात्मकता और हस्तक्षेप-रोधी क्षमताएँ प्राप्त हुईं।

चित्र 2. दृश्य और NIR प्रकाश में विभिन्न पैटर्न (विभिन्न परावर्तन स्पेक्ट्रम वाले नकली परावर्तक दर्पण) का रंग रूप, जैसा कि tUCLs के साथ एकीकृत पहनने योग्य चश्मा प्रणाली के माध्यम से देखा गया है। (प्रोफ़ेसर XUE की टीम द्वारा लिया गया चित्र)

चित्र 3. यूसीएल मानव को अस्थायी, स्थानिक और रंगीन आयामों में एनआईआर प्रकाश की धारणा करने में सक्षम बनाते हैं। (प्रोफ़ेसर एक्सयूई की टीम द्वारा ली गई तस्वीर)

इस अध्ययन ने, जिसने यूसीएल के माध्यम से मनुष्यों में एनआईआर दृष्टि के लिए एक पहनने योग्य समाधान का प्रदर्शन किया, एनआईआर रंग दृष्टि के लिए अवधारणा का प्रमाण प्रदान किया और सुरक्षा, जालसाजी विरोधी और रंग दृष्टि की कमियों के उपचार में आशाजनक अनुप्रयोगों के द्वार खोले।

पेपर लिंक:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019

(एक्सयू येहोंग, शेन ज़िनी द्वारा लिखित, झाओ ज़ेकियान द्वारा संपादित)