06.12.2019

В США напечатали на 3D-принтере бионический глаз

Впервые бионический глаз напечатали на 3D-принтере

Живой глаз регистрирует свет за счет размещенных на сетчатке фоторецепторных нейронов, которые переводят видимый свет в нервный импульс. В модели, напечатанной на 3D-принтере, роль фоторецепторов играют полупроводниковые диоды, переводящие свет в электрический сигнал.

За последние несколько лет было предложено несколько концептов бионических глаз. Некоторые из них были успешно испытаны на людях, однако до сих пор все они изготавливались вручную. Технология трехмерной печати глазных имплантатов может удешевить их производство и сделать бионические глазные протезы доступными широкому кругу людей, нуждающихся в них.

Выстроить ряд диодов на изогнутой поверхности — сложная инженерная задача, которую ученые из Миннесоты решили, построив кастомный 3D-принтер. Прежде чем приступить к печати диодов, они с помощью принтера нанесли на внутреннюю поверхность стеклянной полусферы слой серебряных наночастиц, затем на нем слой за слоем нарастили структуру фоторецептора из полупроводниковых полимерных чернил. Весь процесс занял около полутора часов.

Земля находится на третьем месте по удаленности от Солнца и на пятом среди всех планет Солнечной системы по размеру.

Возраст – 4,54 млрд лет

Средний радиус – 6 378,2 км

Средняя окружность – 40 030,2 км

Площадь – 510 072 млн км² (29,1% суши и 70,9% воды)

Количество материков – 6: Евразия, Африка, Северная Америка, Южная Америка, Австралия и Антарктида

Количество океанов – 4: Атлантический, Тихий, Индийский, Северный Ледовитый

Население – 7,3 млрд чел. (50,4% мужчин и 49,6% женщин)

Самые густо населенные государства: Монако (18 678 чел./км 2 ), Сингапур (7607 чел./км 2 ) и Ватикан (1914 чел./км 2 )

Количество стран: всего 252, независимых 195

Количество языков в мире – около 6 000

Количество официальных языков – 95; самые распространенные: английский (56 стран), французский (29 стран) и арабский (24 страны)

Количество национальностей – около 2 000

Климатические пояса: экваториальный, тропический, умеренный и арктический (основные) + субэкваториальный, субтропический и субарктический (переходные)

По словам руководителя исследования, 25-процентная эффективность преобразования света в электрический сигнал у готового прототипа оказалась необычно высокой для устройств, напечатанных на 3D-принтере. «Наши полупроводниковые фоторецепторы, напечатанные на 3D-принтере, начинают приближаться по эффективности к аналогичным устройствам, изготовленным существующими промышленными способами, — поясняет МакАльпин. — Кроме того, 3D-печать позволяет наносить полупроводниковые диоды на изогнутую поверхность, а другие технологии — нет».

МакАльпин признается, что создание бионического глаза для него более личная задача, чем другие: мать ученого слепа на один глаз. Следующим шагом должно стать увеличение количества фоторецепторов — чем их больше, тем эффективнее преобразование света в электрический сигнал. Также МакАльпин и его коллеги рассчитывают найти способ печатать полупроводниковые микроприборы не на стекле, а на мягкой подложке, которая может стать основой будущего имплантата.

Прототип бионического глаза впервые напечатали на 3D-принтере

Группа исследователей из Университета Миннесоты впервые напечатала на 3D-принтере решетку фоторецепторов на полусферической подложке. В будущем технология позволит создавать с помощью 3D-печати бионические глаза, функционально аналогичные человеческим.

«Мы стали на шаг ближе к созданию бионического глаза на 3D-принтере», — рассказывает один из авторов исследования Майкл МакАльпин (Michael McAlpine). Живой глаз регистрирует свет за счет размещенных на сетчатке фоторецепторных нейронов, которые переводят видимый свет в нервный импульс. В модели, напечатанной на 3D-принтере, роль фоторецепторов играют полупроводниковые диоды, переводящие свет в электрический сигнал. За последние несколько лет было предложено несколько концептов бионических глаз, некоторые из них были успешно испытаны на людях, однако до сих пор все они изготавливались вручную. Технология трехмерной печати глазных имплантатов может удешевить их производство и сделать бионические глазные протезы доступными широкому кругу людей, нуждающихся в них.

Группа МакАльпина специализируется на 3D-печати бионических устройств: в последние несколько лет они предложили управляемый микроэлектроникой материал, имитирующий живую кожу, микроэлектронные устройства, которые можно наносить прямо на кожу, и бионическое ухо — напечатанное на 3D-принтере устройство из антенны на основе материала, имитирующего хрящ. МакАльпин признается, что создание бионического глаза для него более личная задача, чем другие: мать ученого слепа на один глаз. Следующим шагом должно стать увеличение количества фоторецепторов — чем их больше, тем эффективнее преобразование света в электрический сигнал. Также МакАльпин и его коллеги рассчитывают найти способ печатать полупроводниковые микроприборы не на стекле, а на мягкой подложке, которая может стать основой будущего имплантата.

Статья опубликована в журнале Advanced Materials; авторы исследования получили патент на описанную в ней технологию.