Учёные с помощью 3D-печати создали бионический глаз. Учёные создали сетчатку глаза из полимера

30 августа 2018

Используя технологии 3D-печати ученые из Университета Миннесоты создали решетку фоторецепторов на полусферической подложке. В перспективе технология позволит создавать с помощью 3D-печати бионические глаза и возвращать зрение полностью ослепшим людям. В будущем бионические глаза, считают исследователи, функционально ничем не будут отличаться от настоящих. А в некоторых случаях, возможно, и превосходить последние.

Живой глаз воспринимает свет благодаря размещенным на сетчатке фоторецепторным нейронам, переводящим видимый свет в электрический сигнал. В созданной на 3D-принтере учеными из Университета Миннесоты модели роль фоторецепторных нейронов играют полупроводниковые диоды.

Последние годы инженеры активно исследуют возможность создания бионических глаз. Некоторые созданные в прошлом прототипы были успешны испытаны на людях, однако изготовление таких протезов обходится очень дорого, поскольку каждое устройство приходится собирать буквально вручную. В перспективе технологии 3D-печати могут существенно удешевить и упростить процесс создания подобных имплантатов, сделав их доступными для более широкого круга нуждающихся людей.

На практике выстроить ряд фоторецепторных диодов на изогнутой поверхности является очень сложной задачей. Для решения проблемы ученые из Миннесоты создали принтер для 3D-печати. Перед началом печати ученые нанесли с помощью принтера на внутреннюю поверхность стеклянной полусферы слой серебряных наночастиц, а затем на нем слой за слоем нарастили структуру фоторецептора из разработанных ими же полупроводниковых полимерных чернил. Весь процесс создания бионического глаза занял примерно 1,5 часа.

https://www.youtube.com/watch?v=U2_zhpXZkS0 

По словам главы исследования, Майкла МакАльпина, первый прототип продемонстрировал 25-процентную эффективность преобразования видимого света в электрические сигналы, что, считают ученые, является весьма неплохим результатом для ранней стадии разработки.

«Наши полупроводниковые фоторецепторы, напечатанные на 3D-принтере, начинают приближаться по эффективности к аналогичным устройствам, изготовленным существующими промышленными способами», — комментирует МакАльпин.

«Кроме того, 3D-печать позволяет наносить полупроводниковые диоды на изогнутую поверхность. Другие технологии такой возможности не дают».

В дальнейшем ученые планируют увеличить количество используемых искусственных фоторецепторов. Чем больше фоторецепторов будет использоваться, тем эффективнее будет происходить преобразование света в электрический сигнал. Также МакАльпин и его коллеги хотят усовершенствовать технологию печати, чтобы получить возможность создания полупроводниковых микроприборов не на стекле, а на мягкой подложке, которая в перспективе может стать основой будущего имплантата.

Обсудить новость можно в нашем официальном Telegram-чате Hi-News.ru.

19 марта 2013

Ученые нашли способ восстановить зрение людям, страдающим дегенеративным заболеванием сетчатки.

В этом деле им помогли фотоэлектрические полимеры.

Пигментная дегенерация сетчатки сопровождается поражением внутренней оболочки глаза, что ведет к потере периферического зрения. Фоточувствительные клетки прекращают работу или отмирают. Исследователи из Итальянского технологического института в Генуе считают, что решить эту проблему можно путем вживления в сетчатку глаза органического полимера, который преобразует свет в электрические импульсы. Полимер не нуждается в источнике питания, без которого не могут обходиться нынешние искусственные протезы. Исследование было опубликовано в журнале Nature Photonics.

В этом направлении активно работают и другие исследовательские институты. Их имплантаты — это электродные матрицы, которые берут на себя функции отмерших или отсутствующих клеток. Но минусом этих систем является ограниченное разрешение и неэластичные микрочипы, которые не способны повторить внутреннюю оболочку глазного яблока.

«Какой бы тонкой не была кремниевая пластина, она не обладает достаточной гибкостью. Поэтому следующее поколение ретинальных протезов может быть представлено органическими полимерами, которые за счет изгибаемости способны покрыть большую поверхность сетчатки»,

— говорит Стивен Роуз, главный научный сотрудник некоммерческого Фонда по борьбе со слепотой (Foundation Fighting Blindness).

Все началось в 2011 году, когда группа итальянских ученых под руководством нейробиолога Фабио Бенфенати и специалиста по материалам Гульельмо Ланзани решила осуществить «одну сумасшедшую идею»: попытаться вырастить нейроны на поверхности фотоэлектрических полимеров, чтобы увидеть, может ли воздействующий на полимер свет вызывать возбуждение нейронов». Как выяснилось опытным путем, может.

Между прочим, нейроны — очень красивая вещь. Некоторых неврологов они вдохновляют на творчество.

В новом исследовании ученые поместили поврежденные сетчатки на поверхность стекла, покрытого полимером, и записали электрическую активность нейронов сетчатки, которые под воздействием света посылают аксоны (отросток нервной клетки, по которому передаются импульсы) в мозг. Исследование показало, что полимерный слой реагирует на свет так же, как неповрежденная сетчатка.

Испытания искусственной сетчатки проводились при дневном освещении, что указывает на большой потенциал технологии в области протезирования. Тем не менее, пока эффективность полимеров ниже, чем природных фоторецепторов. Но авторы исследования надеются исправить это в будущем.

Крысы с заболеванием глаз выдержали первые испытания. Очередь за человеком. Пациентам, страдающим наследственным заболеванием глаз, также могут помочь бионические глаза.

https://hi-news.ru/technology/s-pomoshhyu-3d-pechati-uchenye-sozdali-bionicheskij-glaz.html