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Nanotecnologa que imita al ojo humano para usar en prtesis humanas o robots

Nanotecnologa que imita al ojo humano para usar en prtesis humanas o robots



Innovadora retina mimtica

Actualizado

Investigadores en Hong Kong han fabricado un prototipo de ojo artificial cuyo funcionamiento replica el de la retina humana


Recreacin del ojo artificial.
YAYING XU OFANTASTIC COLOR

El ojo es uno de los productos ms sofisticados de la evolucin, una proeza evolutiva perfeccionada a partir de millones de aos de adaptaciones. El ojo humano, por ejemplo, es un sistema ptico ms complejo e ingenioso que cualquier cmara artificial: la forma de cpula de la retina reduce de manera natural la propagacin de la luz que pasa a travs de la lente, lo que permite un ajuste rpido y preciso del enfoque.

Replicar esta tecnologa biolgica de forma funcional supone un enorme desafo tcnico. Hasta ahora, los intentos de adaptar los materiales a una superficie esfrica en una escala submilimtrica han limitado la viabilidad de sistemas pticos artificiales.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnologa de Hong Kong ha presentado el prototipo de un ojo electroqumico que logra imitar esta estructura. Eso incluye una innovadora retina biomimtica que utiliza un conjunto de sensores nanomtricos, que cumplen la misma funcin que los millones de clulas fotorreceptoras que posee el ojo humano. De acuerdo con sus autores, esta tcnica -descrita en el ltimo nmero de la revista Nature– logra un dispositivo con capacidades comparables a las del ojo humano, como la amplitud de campo y el enfoque.

La estructura diseada por los investigadores hongkoneses sita los fotosensores en los poros de una membrana de xido de aluminio (Al2O3), que replica la funcin de la retina humana. Cables delgados y flexibles, hechos de un metal lquido (una aleacin de galio e indio) y sellados en tubos de goma, transmiten las seales recogidas por estos sensores a circuitos externos.

As, los cables imitan las fibras nerviosas que conectan el ojo humano con el cerebro. La retina artificial recubre una estructura esfrica, una cuenca fabricada con un polmero de silicona y una capa de indio (In). El conjunto permite una disposicin que optimiza el contacto elctrico entre los cables de metal lquido y los nanosensores.

La recreacin de ojos sintticos esfricos tiene mltiples aplicaciones en la robtica y en el desarrollo de prtesis visuales, campos en los que la necesidad de una tecnologa con una forma curvada haca que hasta ahora fuese un reto utilizar dispositivos artificiales. “Espero con especial inters colaborar con los investigadores biomdicos, especialmente los que ya estn trabajando en prtesis visuales”, declara Zhiyong Fan, primer autor del artculo.

“Con esas colaboraciones esperamos mejorar an ms nuestro dispositivo, en trminos de biocompatibilidad, estabilidad y rendimiento, para que dentro de unos aos nuestro dispositivo pueda beneficiar al pblico en general”, aade.

Uno de los elementos cruciales de la retina artificial son los haces de nanoalambres sensibles a la luz, fabricados en un material llamado perovskita. Aunque, originalmente, la perovskita designaba a un mineral en su estado natural, el trmino hoy hace referencia a un tipo materiales hbridos -orgnicos e inorgnicos- extremadamente prometedores para varias aplicaciones optoelectrnicas y fotnicas. Esta familia de materiales tiene una estructura cristalina, lo que hace que absorban muy bien la luz y sean muy buenos conductores. En este caso, fueron fabricados con yoduro de plomo y formamidinio.

En la parte delantera se sita una lente combinada con un iris artificial, construido en aluminio revestido con una pelcula de tungsteno. La cmara est llena de un lquido inico que imita el humor vtreo, el gel que llena el espacio entre el cristalino y la retina en el ojo humano.

Casi como nuestra vista

De acuerdo con los autores, haber recreado el diseo y la estructura del ojo humano permite al dispositivo lograr un amplio campo de visin de 100, cercano a los aproximadamente 130de nuestros ojos. Adems, el ojo mimtico tiene una gran capacidad para detectar una amplia gama de intensidades de luz, como su contraparte natural.

Pero el prototipo, que an se haya en fase de prueba de concepto, presenta una resolucin bastante baja. Aunque los autores sostienen que su diseo tiene el potencial de mejorar exponencialmente en este sentido, hasta lograr una resolucin an mejor que la del ojo humano.

“Actualmente la resolucin es slo de 130 puntos por pulgada (ppp), pero en este trabajo hemos utilizado un mtodo manual de microagujas para contactar el fotosensor de nanocables individuales, de modo que cada pxel de deteccin fuera de un un micrmetro”, explica Fan. “Esto significa que la resolucin final de nuestra retina artificial podra llegar a ser mayor de 10.000 ppp, con la asistencia de un mtodo automatizado”.

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