Met behulp van 3D-printtechnologie hebben wetenschappers van de Universiteit van Minnesota een reeks fotoreceptoren op een hemisferisch substraat gemaakt. In de toekomst zal de technologie het mogelijk maken om bionische ogen te creëren met behulp van 3D-printen en het zicht terug te geven aan volledig blinde mensen. In de toekomst zullen bionische ogen, zo denken de onderzoekers, functioneel niet verschillen van echte. En in sommige gevallen misschien het laatste overtreffen.
Het levende oog neemt licht waar dankzij fotoreceptorneuronen op het netvlies, die zichtbaar licht omzetten in een elektrisch signaal. In het model dat door wetenschappers van de Universiteit van Minnesota op een 3D-printer is gemaakt, spelen halfgeleiderdiodes de rol van fotoreceptorneuronen.
In de afgelopen jaren hebben ingenieurs actief de mogelijkheid onderzocht om bionische ogen te creëren. Sommige prototypes die in het verleden zijn gemaakt, zijn met succes op mensen getest, maar de fabricage van dergelijke prothesen is erg duur, aangezien elk apparaat letterlijk met de hand moet worden geassembleerd. In de toekomst kunnen 3D-printtechnologieën de kosten aanzienlijk verlagen en het proces van het maken van dergelijke implantaten vereenvoudigen, waardoor ze beschikbaar worden voor een groter aantal mensen in nood.
In de praktijk is het erg moeilijk om een reeks fotoreceptordiodes op een gekromd oppervlak te plaatsen. Om het probleem op te lossen hebben wetenschappers uit Minnesota een 3D-printer gemaakt. Voor het afdrukken brachten de wetenschappers een laag zilveren nanodeeltjes aan op het binnenoppervlak van een glazen halfrond met behulp van een printer, en daarop bouwden ze laag voor laag een fotoreceptorstructuur op uit door hen ontwikkelde halfgeleiderpolymeerinkt. Het hele proces van het creëren van het bionische oog duurde ongeveer 1,5 uur.
Volgens het hoofd van de studie, Michael McAlpin, vertoonde het eerste prototype een efficiëntie van 25 procent bij het omzetten van zichtbaar licht in elektrische signalen, wat volgens wetenschappers een zeer goed resultaat is voor de vroege stadia van ontwikkeling.
"Onze 3D-geprinte halfgeleiderfotoreceptoren beginnen de efficiëntie te benaderen van vergelijkbare apparaten die zijn vervaardigd door bestaande industriële processen", zegt McAlpin.
“Bovendien maakt 3D-printen het mogelijk halfgeleiderdiodes op gebogen oppervlakken te deponeren. Andere technologieën bieden zo'n mogelijkheid niet."
In de toekomst zijn wetenschappers van plan om het aantal gebruikte kunstmatige fotoreceptoren te vergroten. Hoe meer fotoreceptoren er worden gebruikt, hoe efficiënter de omzetting van licht in een elektrisch signaal zal zijn. McAlpin en zijn collega's willen ook de printtechnologie verbeteren om halfgeleider-microdevices te kunnen maken, niet op glas, maar op een zacht substraat, dat in de toekomst de basis kan worden voor een toekomstig implantaat.
Promotie video:
Nikolay Khizhnyak
