Las lentes de contacto permiten a los humanos percibir la luz infrarroja en color

Los humanos detectan normalmente la luz entre 400 nm y 700 nm. Un equipo dirigido por Yuqian Ma ha ampliado ahora ese rango mediante desarrollando lentes de contacto blandas que convierten los fotones del infrarrojo cercano (NIR) en luz visible, proporcionando a los usuarios una visión NIR directa sin cirugía.

Las lentes incrustan nanopartículas de conversión ascendente en una matriz de poli-HEMA. Al adaptar el índice de refracción del polímero a las partículas y mantener la carga de nanopartículas en un siete por ciento en masa, los autores mantuvieron una transparencia superior al 85 por ciento en todo el espectro visible. Las pruebas mecánicas mostraron una flexibilidad y una resistencia a la fatiga comparables a las de las lentes comerciales, y los ensayos de seguridad ocular de seis horas en ratones no revelaron apoptosis corneal ni inflamación retiniana añadidas.

La electrorretinografía registró respuestas normales a la luz visible y respuestas claras al infrarrojo cercano sólo cuando las lentes estaban presentes. Los ratones que llevaban las lentes contrajeron las pupilas bajo una iluminación de 980 nm, evitaron una cámara iluminada con NIR y utilizaron el parpadeo NIR para escapar del shock. Estos efectos persistieron con los párpados suturados, en consonancia con una transmitancia del párpado del 23% a 980 nm frente al 0,4% a 535 nm.

Los voluntarios humanos mostraron resultados similares. Los usuarios de lentes detectaron los destellos NIR en la oscuridad y bajo una luz ambiental de 300 lux; cerrar los ojos apenas alteró la sensibilidad NIR pero suprimió la sensibilidad a la luz visible en dos órdenes de magnitud. Su umbral de parpadeo-fusión NIR igualó el punto de referencia visible, y descodificaron secuencias de estilo Morse con la misma precisión que con luz visible. Un módulo ocular externo de tres lentes proyectó escenas NIR a través de una película plana de conversión ascendente, lo que produjo un límite de resolución espacial cercano a los 65 ciclos por grado y permitió el reconocimiento de patrones NIR sencillos de líneas, letras y formas.

La sustitución de las nanopartículas convencionales por un diseño tricromático de excitación ortogonal añadió color. Las excitaciones separadas a 808 nm, 980 nm y 1532 nm produjeron emisiones aisladas en verde, azul y rojo, respectivamente. Los ensayos de coincidencia de colores demostraron que los usuarios podían mezclar estos tres canales NIR "primarios" para reproducir toda la gama de cromaticidades de tamaño NTSC y distinguir símbolos multicolores, frases codificadas por señales combinadas de color y tiempo, y objetos reflectantes cuyos tonos NIR difieren de su aspecto visible.

Hay que tener en cuenta que aún faltan muchos años para que los objetivos sean operativos: hay que resolver problemas como la baja sensibilidad sin iluminación NIR activa, los límites de resolución inherentes, los retos de la constancia del color y la necesidad de realizar pruebas más amplias en humanos. Las gafas inteligentes con cámaras y pantallas NIR podrían llegar a los consumidores en unos pocos años, mientras que las lentes de contacto de conversión ascendente necesitarán probablemente muchos más años de trabajo en materiales, óptica y normativa.