Una colaboración entre neurocientíficos y científicos de materiales ha dado lugar a un avance tecnológico que puede redefinir la manera en que los seres humanos —y otros mamíferos— podrían interactuar con su entorno: lentes de contacto blandas capaces de convertir la luz infrarroja en luz visible sin necesidad de alimentación eléctrica. Publicada en la revista Cell el pasado 22 de mayo, esta investigación describe una tecnología emergente basada en nanopartículas emisoras de luz que amplía artificialmente el espectro visible humano.
A diferencia de los sistemas tradicionales de visión nocturna —basados en gafas voluminosas, circuitos electrónicos y sensores termoópticos alimentados por batería— estas lentes de contacto logran convertir la radiación infrarroja en longitudes de onda visibles sin requerir energía adicional. Además, permiten la visualización simultánea de luz visible e infrarroja, una capacidad inédita en sistemas ópticos compactos y portátiles. El hallazgo, liderado por el profesor Tian Xue de la University of Science and Technology of China, abre por tanto nuevas líneas de investigación y desarrollo en interfaces visuales avanzadas.
“Nuestra investigación abre el potencial de desarrollar dispositivos portátiles no invasivos para dar a las personas una visión superior. Hay muchas aplicaciones potenciales de inmediato para este material. Por ejemplo, la luz infrarroja parpadeante podría usarse para transmitir información en configuraciones de seguridad, rescate, cifrado o antifalsificación”, detalla Tian Xue.
Infraestructura nanoóptica: la clave está en los nanomateriales
El núcleo funcional de esta innovación reside en el uso de nanopartículas diseñadas para absorber luz en el espectro infrarrojo cercano (800–1600 nm) y emitirla dentro del espectro visible (400–700 nm). Este proceso de conversión ascendente, basado en fenómenos de fotoluminiscencia, convierte longitudes de onda no detectables por el ojo humano en señales visibles, aprovechando materiales que actúan como convertidores espectrales.
Estas nanopartículas se integran dentro de una matriz polimérica flexible, biocompatible y no tóxica, la misma que se utiliza habitualmente en la fabricación de lentes de contacto blandas. La combinación de estas propiedades garantiza tanto la seguridad como la comodidad del usuario final, lo que sitúa a esta tecnología como una alternativa viable a enfoques más invasivos como la inyección intraocular, utilizada en ensayos previos con ratones.
Validación experimental
Para evaluar la funcionalidad de las lentes, los investigadores desarrollaron una serie de experimentos tanto con modelos animales como con voluntarios humanos.
En ratones, los indicadores de percepción infrarroja fueron múltiples y convergentes. Los animales equipados con las lentes optaron de forma sistemática por refugiarse en compartimentos oscuros frente a zonas iluminadas únicamente con luz infrarroja, mientras que los ratones sin lentes no mostraron dicha preferencia. Además, se observaron respuestas fisiológicas específicas ante la estimulación con luz infrarroja: constricción pupilar y activación de áreas visuales en el cerebro, monitorizadas mediante técnicas de imagen funcional.
En humanos, los resultados fueron igualmente concluyentes. Los participantes pudieron detectar señales infrarrojas moduladas en patrones similares al código Morse, así como identificar la dirección de origen de la fuente infrarroja. Curiosamente, el rendimiento de detección mejoró cuando los participantes cerraban los ojos, debido a que la luz infrarroja penetra los párpados con mayor eficacia que la luz visible, reduciendo interferencias.
Hacia una visión infrarroja policromática
Uno de los avances más destacados de esta investigación fue la capacidad de codificar espectralmente diferentes longitudes de onda infrarroja en colores visibles distintos. Mediante el uso de nanopartículas con distintas propiedades emisivas, los investigadores lograron asignar colores específicos a diferentes rangos de longitud de onda:
- 808 nm → luz verde visible
- 980 nm → luz azul visible
- 1532 nm → luz roja visible
Esta codificación permite al usuario distinguir con mayor precisión dentro del espectro infrarrojo, ofreciendo una vía para aplicaciones específicas en diseño de interfaces visuales avanzadas, visión multibanda y mejora de percepción en personas con deficiencias visuales
En efecto, los investigadores sugieren que esta tecnología podría adaptarse para personas con daltonismo, manipulando la conversión espectral para reemplazar colores no detectables por otros dentro del espectro visible percibido por el paciente. Por ejemplo, transformar el rojo visible en verde visible permitiría superar limitaciones en la percepción del color rojo-verde.
Limitaciones actuales y desarrollos paralelos
Un desafío pendiente reside en la limitada resolución espacial que proporcionan las lentes de contacto debido a su proximidad al ojo y la dispersión de los fotones convertidos.
Para solventarlo, los investigadores desarrollaron una segunda versión del sistema óptico basada en gafas equipadas con la misma tecnología de nanopartículas. Este sistema permite una mejor focalización de la imagen infrarroja y una mayor resolución espacial, ampliando el espectro de aplicaciones posibles, desde entornos industriales hasta usos en vigilancia, rescate o seguridad.
Actualmente, las lentes de contacto solo son capaces de detectar radiación infrarroja proyectada a partir de una fuente de luz LED, pero los investigadores están trabajando para aumentar la sensibilidad de las nanopartículas para que puedan detectar niveles más bajos de luz infrarroja.
“En el futuro, al trabajar junto con científicos de materiales y expertos ópticos, esperamos hacer una lente de contacto con una resolución espacial más precisa y una mayor sensibilidad”, concluye Xue.
Imagen de portada: Participante en el estudio poniéndose las lentes de contacto. Créditos: Yuqian Ma, Yunuo Chen y Hang Zhao
