U naše oči stižu solarni paneli
- Objavljeno u Znanost
Neuroprostetika ili uređaji dizajnirani za interakciju sa živčanim sustavom radi vraćanja izgubljene funkcionalnosti, područje je istraživanja u razvoju koje ima potencijal znatno poboljšati kvalitetu života.
Jedan od najpoznatijih primjera je kohlearni implantat koji zvuk pretvara u električne signale koji izravno stimuliraju slušni živac kod osoba s teškim gubitkom sluha.
No može li se isto učiniti za ljudsko oko kako bi se vratio vid ljudima s oštećenim fotoreceptorima, stanicama odgovornim za otkrivanje svjetla i boje? Multidisciplinarna skupina istraživača diljem svijeta, uključujući inženjere, neuroznanstvenike, kliničare i druge stručnjake za biotehnologiju, vjeruje da može, ali za sada je riječ o malim koracima.
Istraživač s australskog sveučilišta UNSW (University of New South Wales) dr. Udo Roemer, koji se specijalizirao za fotonaponsku tehnologiju, u ranoj je fazi istraživanja kako se solarna tehnologija može koristiti za pretvaranje svjetlosti koja ulazi u oko u električnu energiju, zaobilazeći oštećene fotoreceptore za prijenos vizualnih informacija u mozak.
"Ljudi s određenim bolestima kao što su retinitis pigmentosa i makularna degeneracija povezana sa starenjem polako gube vid jer fotoreceptori u središtu oka degeneriraju", kaže dr. Roemer.
"Dugo se smatralo da bi biomedicinski implantati u mrežnici mogli zamijeniti oštećene fotoreceptore. Jedan od načina da to učinite je korištenje elektroda za stvaranje naponskog pulsa koji može omogućiti ljudima da vide malenu točku. Već je bilo pokusa s ovom tehnologijom. Ali problem s ovim je što zahtijevaju žice koje ulaze u oko, što je komplicirana procedura."
Alternativna Roemerova ideja je imati malenu solarnu ploču pričvršćenu na očnu jabučicu koja pretvara svjetlost u električni impuls koji mozak koristi za stvaranje naših vidnih polja. Ploča bi se prirodno napajala sama i bila bi prenosiva, čime bi se uklonila potreba za uvođenjem kabela i žica u oko.
Dr. Roemer nije prvi koji je istraživao korištenje solarnih ćelija koje pomažu u vraćanju vida. Ali umjesto da se fokusira na uređaje temeljene na siliciju, usmjerio je pozornost na druge poluvodičke materijale kao što su galij arsenid i galij indij fosfid, uglavnom zato što je lakše prilagoditi svojstva materijala. Također se koristi u solarnoj industriji općenito za izradu puno učinkovitijih solarnih panela, iako nije tako jeftin kao višenamjenski silicij.
"Kako biste stimulirali neurone, potreban vam je viši napon od onoga koji dobivate iz jedne solarne ćelije", kaže dr. Roemer. "Ako zamislite da su fotoreceptori pikseli, onda su nam stvarno potrebne tri solarne ćelije da stvorimo dovoljan napon za slanje u mozak".
Dr. Roemer kaže da je njegovo istraživanje u fazi dokazivanja koncepta. "Do sada smo uspješno postavili dvije solarne ćelije jednu na drugu u laboratoriju na velikoj površini, oko 1 cm2 , što je dalo dobre rezultate. Sljedeći korak bit će njihovo pretvaranje u sićušne piksele potrebne za vid i graviranje utora za njihovo odvajanje. Tada će biti mali korak povećati skup na tri solarne ćelije".
Dr. Roemer predviđa da će do trenutka kada će se ova tehnologija moći testirati na ljudima, nakon opsežnog testiranja u laboratoriju, praćenog testiranjem na životinjskim modelima, uređaj biti veličine oko 2 kvadratna milimetra s pikselima veličine oko 50 mikrometara.
"Jedna stvar koju treba napomenuti je da čak i uz učinkovitost naslaganih solarnih ćelija, sama sunčeva svjetlost možda neće biti dovoljno jaka da radi s ovim solarnim ćelijama implantiranim u mrežnicu", kaže Roemer i dodaje kako će ljudi možda morati nositi neku vrstu zaštitnih naočala ili pametnih naočala koje rade u tandemu sa solarnim ćelijama koje mogu pojačati sunčev signal do potrebnog intenziteta potrebnog za pouzdanu stimulaciju neurona u oku."