Επιστήμονες αναπτύσσουν μικροσκοπικά φωτοβολταϊκά για τα μάτια

Facebook Twitter Viber Messenger WhatsApp E-mail

Ερευνητές στην Αυστραλία αναπτύσσουν μικροσκοπικά φωτοβολταϊκά τα οποία τοποθετούνται στον αμφιβληστροειδή του ματιού με σκοπό την αποκατάσταση της όρασης και τη βελτίωση της ποιότητας ζωής των ατόμων που πάσχουν από ανίατες οφθαλμικές παθήσεις.

Η νευροπροσθετική – συσκευές που έχουν σχεδιαστεί για να αλληλεπιδρούν με το νευρικό σύστημα για την αποκατάσταση της χαμένης λειτουργικότητας – είναι ένας αναπτυσσόμενος τομέας έρευνας που έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει σημαντικά την ποιότητα ζωής ενός ατόμου. Ένα από τα πιο γνωστά παραδείγματα είναι το κοχλιακό εμφύτευμα που μετατρέπει τον ήχο σε ηλεκτρικά σήματα που διεγείρουν άμεσα το ακουστικό νεύρο σε άτομα με σοβαρή απώλεια ακοής.

Τώρα, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας (UNSW) διερευνούν εάν μια παρόμοια νευροπροσθετική τεχνολογία μπορεί να αποκαταστήσει την όραση σε άτομα με κατεστραμμένους φωτοϋποδοχείς, εξειδικευμένα κύτταρα στον αμφιβληστροειδή ικανά να απορροφούν φως και να το μετατρέπουν σε ηλεκτρικά σήματα που μπορούν να σταλούν στον οπτικό φλοιό.

Τα τσιπ αισθητήρων κάμερας προσφέρουν υψηλή ανάλυση, βάθος χρώματος και αυξανόμενο βαθμό ευαισθησίας σε χαμηλό φωτισμό αλλά χρειάζονται φόρτιση. Υπάρχει όμως μια άλλη τεχνολογία που μετατρέπει το φως απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια – τα φωτοβολταϊκά.

«Τα άτομα που πάσχουν από ασθένειες όπως η μελαγχρωστική αμφιβληστροειδίτιδα και η ηλικιακή εκφύλιση της ωχράς κηλίδας χάνουν σιγά-σιγά την όρασή τους καθώς οι φωτοϋποδοχείς στο κέντρο του ματιού εκφυλίζονται», εξήγησε ο Ούντο Ρόμερ, ειδικός στα φωτοβολταϊκά.

«Θεωρείται εδώ και καιρό ότι τα βιοϊατρικά εμφυτεύματα στον αμφιβληστροειδή θα μπορούσαν να αντισταθούν στους κατεστραμμένους φωτοϋποδοχείς. Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι να χρησιμοποιήσετε ηλεκτρόδια για να δημιουργήσετε [έναν] παλμό τάσης που μπορεί να επιτρέψει στους ανθρώπους να δουν ένα μικροσκοπικό σημείο», συνέχισε ο ερευνητής.

«Έχουν ήδη πραγματοποιηθεί δοκιμές με αυτήν την τεχνολογία. Το πρόβλημα όμως είναι ότι πρέπει να εγκαταστήσουμε καλώδια στο μάτι, κάτι που είναι πολύ περίπλοκο», πρόσθεσε.

Ασύρματη επιλογή

Μια εναλλακτική ιδέα είναι να συνδέσουν οι ερευνητές ένα μικροσκοπικό φωτοβολταϊκό στον βολβό του ματιού που μετατρέπει το φως στην ηλεκτρική ώθηση που χρησιμοποιεί ο εγκέφαλος για να δημιουργήσει τα οπτικά μας πεδία. Ο πίνακας θα ήταν φυσικά αυτοτροφοδοτούμενος και φορητός, εξαλείφοντας την ανάγκη για καλώδια στο μάτι.

Ο Δρ. Ρόμερ δεν είναι ο πρώτος που διερευνά τη χρήση ηλιακών κυψελών για την αποκατάσταση της όρασης. Ωστόσο, αντί για πυρίτιο, αποφάσισε να δοκιμάσει άλλα υλικά ημιαγωγών, όπως το αρσενίδιο γαλλίου και το φωσφίδιο γαλλίου ινδίου, κυρίως επειδή είναι ευκολότερο να συντονιστούν οι ιδιότητες των υλικών. Τα υλικά αυτά χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία για την κατασκευή πολύ πιο αποδοτικών ηλιακών συλλεκτών, αν και δεν είναι τόσο φθηνά όσο το πυρίτιο για όλες τις χρήσεις.

«Για να διεγείρετε τους νευρώνες, χρειάζεστε υψηλότερη τάση από αυτή που παίρνετε από ένα ηλιακό κύτταρο», εξήγησε ο ερευνητής.

«Αν φανταστείτε ότι οι φωτοϋποδοχείς είναι pixel, τότε χρειαζόμαστε πραγματικά τρία ηλιακά κύτταρα για να δημιουργήσουμε αρκετή τάση για να στείλουμε στον εγκέφαλο. Θέλαμε να δούμε πώς θα τα στοιβάξουμε το ένα πάνω στο άλλο για να το πετύχουμε αυτό. Με το πυρίτιο αυτό θα ήταν δύσκολο, γι’ αυτό επιλέξαμε το αρσενίδιο γαλλίου όπου είναι πολύ πιο εύκολο. Μέχρι στιγμής έχουμε τοποθετήσει με επιτυχία δύο ηλιακά κύτταρα το ένα πάνω στο άλλο στο εργαστήριο σε μια μεγάλη περιοχή – περίπου 1cm2– και είχαμε κάποια θετικά αποτελέσματα», πρόσθεσε. Στη συνέχεια, οι ερευνητές θα πρέπει να τα μετατρέψουν στα μικροσκοπικά pixel που απαιτούνται για την όραση και να χαράξουν τις αυλακώσεις για να τα διαχωρίσουν. Έπειτα θα αυξήσουν τις ηλιακές κυψέλες.

Ο Δρ. Ρόμερ οραματίζεται τη στιγμή που αυτή η τεχνολογία θα είναι σε θέση να δοκιμαστεί σε ανθρώπους μετά από εκτεταμένα πειράματα στο εργαστήριο και σε ζωικά μοντέλα.

«Ένα πράγμα που πρέπει να αναφερθεί είναι ότι ακόμη και με την αποτελεσματικότητα των στοιβαγμένων ηλιακών κυψελών, το ηλιακό φως από μόνο του μπορεί να μην είναι αρκετά ισχυρό για να λειτουργήσει καλά με τα εμφυτευμένα ηλιακά κύτταρα», επισήμανε ο ερευνητής.

«Οι άνθρωποι μπορεί να χρειαστεί να φορούν κάποιο είδος γυαλιών ή έξυπνων γυαλιών που λειτουργούν παράλληλα με τα ηλιακά κύτταρα και μπορούν να ενισχύσουν το σήμα του ήλιου στην απαιτούμενη ένταση που απαιτείται για την αξιόπιστη διέγερση των νευρώνων στο μάτι», κατέληξε ο ερευνητής.

ΠΗΓΗ: New Atlas