哥伦比亚大学科学家与哈佛大学(Harvard)的研究人员合作，成功地开发出了一种将可见光转化为红外能量的化学过程，允许无害的辐射穿透活体组织和其他材料，而不会受到高强度光照的伤害。其研究研究2019年1月17日发表在《自然》上。哥伦比亚大学(Columbia)化学教授、该研究报告的合著者托米斯拉夫·罗维斯(Tomislav Rovis)说：这些发现令人兴奋，因为我们能够进行一系列复杂的化学转化，通常需要使用非侵入性红外光源的高能可见光，我们可以想象，在许多潜在的应用中，控制物质的障碍是存在的。例如，这项研究有望提高光动力疗法的覆盖面和有效性，而光动力疗法在治疗癌症方面的全部潜力尚未实现。
博科园-科学科普：包括路易斯·m·卡波斯(Luis . Campos)的团队(哥伦比亚化学学院副教授)和哈佛大学Rowland研究所的Daniel m.s先生，利用少量的新颖化合物进行了一系列实验，该化合物当受光激励时，可以介导在其它方面反应更慢或根本不反应分子之间的电子转移。他们的方法被称为三元聚变上转换，涉及一系列过程，本质上是将两个红外光子融合成一个可见光光子。大多数技术只能捕捉可见光，这意味着其余的太阳能光谱将被浪费。三元融合上转换技术可以收集低能量的红外光，将其转化为光，然后被太阳能电池板吸收。可见光也很容易被许多表面反射，而红外光的波长较长，可以穿透致密的物质。
数十亿由不可见红外光子提供能量的分子灯泡产生可见光。图片：Melissa Ann Ashley
有了这项技术，我们能够将红外光微调到所需的更长的波长，从而使我们能够无创地穿过各种各样的屏障，比如纸张、塑料模具、血液和组织。研究人员甚至用脉冲光穿过包在烧瓶上的两片培根长期以来，科学家一直试图解决如何让可见光穿透皮肤和血液而不损害内部器官或健康组织的问题。用于治疗某些癌症光动力疗法(PDT)使用一种名为光敏剂的特殊药物，这种药物由光引发，产生一种高度反应的氧气，能够杀死或抑制癌细胞的生长。目前光动力疗法仅限于局部或表面癌症的治疗，Rovis说：这项新技术可以使PDT进入人体以前无法进入的区域。
一种无毒的药物结合红外线可以选择性地靶向肿瘤部位，照射癌细胞，而不是用一种药物毒害整个身体，导致恶性细胞和健康细胞死亡。这项技术可能会产生深远的影响。红外光疗法可能有助于治疗许多疾病和条件，包括创伤性脑损伤、受损的神经和脊髓、听力损失以及癌症。其他潜在的应用包括化学存储、太阳能生产和数据存储的远程管理、药物开发、传感器、食品安全方法、可塑仿骨复合材料和微电子元件加工。研究人员目前正在其他生物系统中测试光子上转换技术，这为改变光与生物体相互作用的方式提供了前所未有的机会。事实上，目前我们正在利用上转换技术进行组织工程和药物输送。
博科园-科学科普｜研究/来自: 哥伦比亚大学
参考期刊文献:《自然》
DOI: 10.1038/s41586-018-0835-2
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