Im Dunkeln sehen mit Nachtsicht-Kontaktlinsen

Mit den neuartigen Kontaktlinsen ausgestattete Menschen konnten ebenfalls im Dunkeln sehen. Sie erkannten beispielsweise das Morse-Muster blinkender Infrarot-Signale, Buchstaben und geometrische Muster und aus welcher Richtung diese Signale jeweils kamen. „Es ist völlig klar: Ohne die Kontaktlinsen kann der Proband nichts sehen, aber wenn er sie aufsetzt, kann er das Flackern des Infrarotlichts deutlich erkennen“, berichtet Seniorautor Tian Xue von der Chinesischen Universität für Wissenschaft und Technologie. Das normale Sehen im Hellen wurde durch die transparenten Kontaktlinsen nicht beeinträchtigt. Demnach können Mäuse und Menschen mit den Sehhilfen sowohl im Hellen als auch im Dunkeln sehen.

Die Nachtsicht funktioniert sogar noch besser mit geschlossenen Augen, wie die Versuche zeigten. „Die Lichtdurchlässigkeit der Mäuseaugenlider betrug 0,388 Prozent für 535-Nanometer-Licht und 23,292 Prozent für 980-Nanometer-Infrarotlicht“, schreibt das Team. Ähnliches zeigte sich bei Menschen: „Die Empfindlichkeit gegenüber Nahinfrarotlicht erhöhte sich um das 3,7-Fache, wenn die Testpersonen ihre Augen schlossen, während die Empfindlichkeit gegenüber sichtbarem Licht um das 4,5-Fache abnahm.“ Bei geschlossenen Augen ist demnach das Infrarotsignal stärker, weil das störende Rauschsignal des normalen Lichts abnimmt, erklärt das Team. „Wenn der Kontaktlinsenträger die Augen schließt, kann er die flackernden Informationen noch besser empfangen, da Nahinfrarotlicht das Augenlid effektiver durchdringt als sichtbares Licht, so dass es weniger Interferenzen durch sichtbares Licht gibt“, fasst Xue zusammen.

Praktischer Nutzen für Farbenblinde und Sicherheitstechnik

Anschließend optimierten die Materialwissenschaftler ihre Kontaktlinsen weiter. Dafür ergänzten sie die Nanopartikel um Thulium- und Neodym-Ionen (Tm³⁺ und Nd³⁺). Zusammen mit den bereits enthaltenen Ionen können diese verschiedene Infrarotwellenlängen in unterschiedliche sichtbare Wellenlängen und damit verschiedene Farben umwandeln. Die Kontaktlinsen transferierten beispielsweise infrarote Wellenlängen von 980 Nanometer in blaues Licht, Wellenlängen von 808 Nanometer in grünes Licht und Wellenlängen von 1532 Nanometer in rotes Licht. Dies macht mehr Details in den „übersetzten“ Infrarotbildern sichtbar. Wie die Forschenden erklären, könnte sich eine ähnliche Farbcodierungstechnik künftig auch als Sehhilfe für farbenblinde Menschen eignen, etwa bei Rot-Grün-Schwäche: „Durch die Umwandlung von rotem sichtbarem Licht in so etwas wie grünes sichtbares Licht könnte diese Technologie das Unsichtbare für farbenblinde Menschen sichtbar machen“, sagt Xue.

Die Sehhilfen könnten künftig aber auch anderweitig von Nutzen sein. „Es gibt viele Anwendungsmöglichkeiten für dieses Material. Zum Beispiel könnte flackerndes Infrarotlicht zur Übertragung von Informationen in den Bereichen Sicherheit, Rettung, Verschlüsselung oder Fälschungsschutz verwendet werden“, erklärt Xue. Dafür müssen die Empfindlichkeit und Auflösung der Kontaktlinsen aber zunächst weiter verbessert werden. Denn bisher detektieren sie nur Infrarotstrahlung, die von einer LED-Lichtquelle projiziert wird. Künftig sollen sie aber auch weniger intensives Infrarotlicht erkennen. Zudem können die Kontaktlinsen bislang keine feinen Details erfassen, da das Licht nahe an der Netzhaut umgewandelt und dabei gestreut wird. Optimierte Nanopartikel könnten diese Streuung jedoch künftig verhindern. „Wir hoffen, durch die Zusammenarbeit mit Materialwissenschaftlern und Optikexperten in Zukunft eine Kontaktlinse mit präziserer räumlicher Auflösung und höherer Empfindlichkeit herzustellen“, sagt Xue.

Quelle: Yuqian Ma (Chinesische Universität für Wissenschaft und Technologie) et al.; Cell, doi: 10.1016/j.cell.2025.04.019

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