Forskere 3-D print prototype til bionisk øje

Et team af forskere ved University of Minnesota har, for første gang, fuldt 3-D printet en række lysreceptorer på en halvkugleformet overflade. Denne opdagelse markerer et væsentligt skridt i retning af at skabe et "bionisk øje", der en dag kan hjælpe blinde mennesker med at se eller seende se bedre.

Forskningen er offentliggjort i dag i Avancerede materialer , et peer-reviewed videnskabeligt tidsskrift, der dækker materialevidenskab. Forfatteren har også patentet på 3-D-printede halvledende enheder.

"Bioniske øjne opfattes normalt som science fiction, men nu er vi tættere på end nogensinde ved at bruge en multimateriale 3-D printer, " sagde Michael McAlpine, en medforfatter til undersøgelsen og University of Minnesota Benjamin Mayhugh lektor i maskinteknik.

Forskere startede med en halvkugleformet glaskuppel for at vise, hvordan de kunne overkomme udfordringen med at printe elektronik på en buet overflade. Ved at bruge deres specialbyggede 3-D printer, de startede med en basisblæk af sølvpartikler. Det dispenserede blæk forblev på plads og tørrede ensartet i stedet for at løbe ned ad den buede overflade. Forskerne brugte derefter halvledende polymermaterialer til at printe fotodioder, som omdanner lys til elektricitet. Hele processen tager cirka en time.

McAlpine sagde, at den mest overraskende del af processen var de 25 procent effektivitet i at konvertere lyset til elektricitet, de opnåede med de fuldt 3-D-printede halvledere.

"Vi har en lang vej at gå for rutinemæssigt at printe aktiv elektronik pålideligt, men vores 3-D-printede halvledere begynder nu at vise, at de potentielt kan konkurrere med effektiviteten af ​​halvledende enheder fremstillet i mikrofabrikationsfaciliteter, " sagde McAlpine. "Plus, vi kan nemt printe en halvledende enhed på en buet overflade, og det kan de ikke."

McAlpine og hans team er kendt for at integrere 3-D print, elektronik, og biologi på en enkelt platform. De fik international opmærksomhed for et par år siden for at trykke et "bionisk øre". Siden da, de har 3-D-printede livlignende kunstige organer til kirurgisk praksis, elektronisk stof, der kunne tjene som "bionisk hud, "elektronik direkte på en bevægende hånd, og celler og stilladser, der kunne hjælpe mennesker, der lever med rygmarvsskader, med at genvinde en vis funktion.

McAlpines drive for at skabe et bionisk øje er lidt mere personlig.

"Min mor er blind på det ene øje, og når jeg taler om mit arbejde, hun siger, 'Hvornår vil du printe mig et bionisk øje?'" sagde McAlpine.

McAlpine siger, at de næste skridt er at skabe en prototype med flere lysreceptorer, der er endnu mere effektive. De vil også gerne finde en måde at printe på et blødt halvkugleformet materiale, som kan implanteres i et rigtigt øje.

McAlpines forskerhold inkluderer University of Minnesota mekanikstuderende Ruitao Su, postdoktorale forskere Sung Hyun Park, Shuang-Zhuang Guo, Kaiyan Qiu, Daeha Joung, Fanben Meng, og bachelorstuderende Jaewoo Jeong.