Прототип бионического глаза впервые напечатали на 3D-принтере

«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.

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.

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».

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.