Un equipo de investigadores de la Universidad de Minnesota ha impreso, por primera vez en 3D, un conjunto de receptores de luz sobre una superficie semiesférica. Este descubrimiento marca un paso significativo hacia la creación de un "ojo biónico" que algún día podría ayudar a las personas ciegas a ver o que las personas videntes vean mejor.
La investigación se publica hoy en Advanced Materials , una revista científica revisada por pares que cubre la ciencia de los materiales. El autor también posee la patente para dispositivos semiconductores impresos en 3D.
"Los ojos biónicos generalmente se consideran ciencia ficción, pero ahora estamos más cerca que nunca usando una impresora 3D multimaterial", dijo Michael McAlpine, coautor del estudio y profesor asociado de ingeniería mecánica de la Universidad de Minnesota Benjamin Mayhugh.
Los investigadores comenzaron con una cúpula de cristal hemisférica para mostrar cómo podrían superar el desafío de imprimir productos electrónicos en una superficie curva. Usando su impresora 3D personalizada, comenzaron con una base de tinta de partículas de plata. La tinta dispensada se mantuvo en su lugar y se secó uniformemente en lugar de correr por la superficie curva. Luego, los investigadores usaron materiales poliméricos semiconductores para imprimir fotodiodos, que convierten la luz en electricidad. Todo el proceso toma alrededor de una hora.
McAlpine dijo que la parte más sorprendente del proceso fue la eficiencia del 25 por ciento en la conversión de la luz en electricidad que lograron con los semiconductores totalmente impresos en 3D.
"Tenemos un largo camino por recorrer para imprimir electrónica activa de manera confiable, pero nuestros semiconductores impresos en 3D ahora están empezando a mostrar que potencialmente podrían competir con la eficiencia de los dispositivos semiconductores fabricados en instalaciones de microfabricación", dijo McAlpine. "Además, podemos imprimir fácilmente un dispositivo semiconductor en una superficie curva, y ellos no pueden".
McAlpine y su equipo son conocidos por integrar la impresión 3D, la electrónica y la biología en una única plataforma. Recibieron atención internacional hace unos años por la impresión de un "oído biónico". Desde entonces, tienen órganos 3D artificiales similares a los humanos para la práctica quirúrgica, tejido electrónico que podría servir como "piel biónica", electrónica directamente en una mano en movimiento, y células y andamios que podrían ayudar a las personas que viven con lesiones de la médula espinal a recuperar alguna función.
El impulso de McAlpine para crear un ojo biónico es un poco más personal.
"Mi madre está ciega de un ojo, y cada vez que hablo de mi trabajo, ella me pregunta: '¿Cuándo me vas a imprimir un ojo biónico?'", Dijo McAlpine.
McAlpine dice que los próximos pasos son crear un prototipo con más receptores de luz que sean aún más eficientes. También les gustaría encontrar una forma de imprimir sobre un material hemisférico suave que pueda implantarse en un ojo real.
El equipo de investigación de McAlpine incluye al estudiante graduado de ingeniería mecánica de la Universidad de Minnesota Ruitao Su, los investigadores posdoctorales Sung Hyun Park, Shuang-Zhuang Guo, Kaiyan Qiu, Daeha Joung, Fanben Meng y el estudiante de pregrado Jaewoo Jeong.
