2025年5月22日，中国科学技术大学生命科学与医学部、微尺度国家研究中心薛天/马玉乾团队，中国科学技术大学工程科学学院龚兴龙/王胜团队，复旦大学化学系张凡团队以及马萨诸塞大学医学院韩纲团队在Cell 在线发表题为“Near-infrared spatiotemporal color vision in humans enabled by upconversion contact lenses”的研究论文（doi: 10.1016/j.cell.2025.04.019），该研究报告了可穿戴的近红外（NIR）上转换隐形眼镜（UCLs），具有合适的光学特性、亲水性、柔韧性和生物相容性。
这项可穿戴技术将红外光转换为可见光，使人类能够识别空间模式和时间信号，同时还可以利用不同的红外波长产生红光、绿光和蓝光。
看到近红外
这种隐形眼镜含有纳米粒子，可以吸收近红外光并将其转换为可见光。在之前的研究中，该团队已经证明，当这些纳米粒子被注射到小鼠的视网膜中时，它们能够产生红外视觉。但为了开发一种侵入性更低的解决方案，他们将纳米粒子与用于制造标准软性隐形眼镜的无毒聚合物结合在一起。
通过精心调整纳米粒子与聚合物材料的光学特性，研究人员制作出了纳米粒子浓度高（约7%重量比）的镜片，同时在大多数可见光波长范围内仍保持90%以上的透明度。测试表明，纳米粒子的激发和发射光谱不受制造工艺的影响，并且这些镜片可以将不同强度的红外光转换为可见光。
当隐形眼镜戴在活体小鼠的眼睛上时，研究人员发现它们的瞳孔在红外光照射下会收缩。通过测量初级视觉皮层产生的电信号和光信号，研究小组发现近红外光产生的视觉反应与可见光波长通常产生的视觉反应相同。
由聚合物纳米复合材料制成的软性隐形眼镜使人类志愿者能够感知红外光
有趣的是，当志愿者闭上眼睛时，他们对红外光的敏感度会提高，因为较长的波长比可见光更有效地穿透眼睑。
在人类志愿者的试验中，隐形眼镜使参与者能够感知红外光的入射方向并识别简单的形状。他们还能通过解码定时闪光序列来识别字母串。有趣的是，当志愿者闭上眼睛时，他们对红外光的敏感度会提高，因为长波长的光比可见光更容易穿透眼睑。
迈向超视觉
研究人员随后修改了纳米粒子的设计，将三种不同波长的近红外光转换成红光、绿光和蓝光。用这些纳米粒子制作的隐形眼镜使志愿者能够辨别近红外光中的三原色，这些额外的信息使他们能够从闪烁的光序列中解读出完整的句子。
虽然光散射目前限制了隐形眼镜捕捉精细细节的能力，但该团队利用相同的纳米粒子技术开发了可穿戴眼镜，使参与者能够看到高分辨率红外信息并识别简单的彩色图案。研究人员认为，纳米粒子可以进一步设计，以隐形眼镜的形式实现相同的视觉性能，同时纳米粒子也可以进行修改，使色盲患者能够看到整个可见光谱。“我们的研究开辟了非侵入式可穿戴设备赋予人们超视力的潜力，”中国科学技术大学神经科学家、资深作者薛天说道。
