Φωτοβολταϊκά μάτια!

«Ανταλλακτικό» για μάτια που τυφλώθηκαν με βάση τα φωτοβολταϊκά κατασκεύασαν Αμερικανοί ερευνητές, ενώ ένας έλληνας απογείωσε τη φωτοβολταϊκή «βαφή» του με γραφένιο.


Η γενική αντίληψη είναι πως όλες οι επιστήμες και τεχνολογίες αναπτύσσονται με φρενήρη ρυθμό τα τελευταία εξήντα χρόνια. Αν όμως ρωτήσετε τους ιστορικούς των επιστημών - που καταμετρούν αυτόν τον ρυθμό - θα σας πουν ότι από τη δεκαετία του '80 ως το τέλος του αιώνα κυριάρχησε η πληροφορική, ενώ από την έναρξη του νέου αιώνα τα πρωτεία έχει πάρει η νανοτεχνολογία. Και, πράγματι, από τον ορυμαγδό επιστημονικών ειδήσεων που καταφθάνουν καθημερινά ένα συντριπτικά μεγάλο ποσοστό καταλαμβάνουν εφαρμογές επιτευγμάτων στον αδιόρατο κόσμο του δισεκατομμυριοστού του μέτρου (νανόμετρο).


Πολλές οι νανοεκπλήξεις, λοιπόν, για να διαλέξει κανείς. Αλλά υπήρξε μία στα μέσα Μαΐου που κυριολεκτικά έλαμψε: μια εξέλιξη θαυμαστή, που υπόσχεται να δώσει το φως σε εκατομμύρια ανθρώπους με απώλεια όρασης! Πώς; Με... νανοφωτοβολταϊκά.


Μάτια φωτογραφικής μηχανής
Σύμφωνα με το διεθνές Ιδρυμα Καταπολέμησης της Τυφλότητας (FFB), δύο εκφυλιστικές παθήσεις του οφθαλμού - η εκφύλιση της ωχράς κηλίδος (macular degeneration, αγγλιστί) και η μελαγχρωστική αμφιβληστροειδοπάθεια (retinitis pigmentosa) - ευθύνονται για την προοδευτική τύφλωση περίπου 15 εκατομμυρίων ανθρώπων στον πλανήτη. Πρόκειται για την υπέρτατη δυστυχία σε όποιον έχει γεννηθεί με την ευτυχία απόλαυσης του φωτός, αλλά είναι αγιάτρευτη; Η τύφλωση από τις ασθένειες αυτές οφείλεται στο ότι καταστρέφονται τα κύτταρα-φωτοδέκτες του αμφιβληστροειδούς, όχι όμως και οι νευρώνες του που μεταδίδουν τα σήματα στον εγκέφαλο. Είναι σαν να έχει καεί το φιλμ, ή να έχουν χαλάσει τα εικονοστοιχεία στο οπτοηλεκτρονικό τσιπάκι (pixels του CCD) στην ψηφιακή φωτογραφική μας μηχανή, ενώ ο υπόλοιπος μηχανισμός παραμένει λειτουργικός. Υπάρχει «ανταλλακτικό»;


Η απάντηση ήρθε στις 13 Μαΐου 2012, από εργασία που δημοσίευσαν ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Stanford της Καλιφόρνιας, στο περιοδικό Nature Photonics (www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2012.104.html). Οπως εξήγησε ο επικεφαλής της ομάδας, αναπληρωτής καθηγητής Οφθαλμολογίας, Daniel Palanker, «οι φωτοδέκτες λειτουργούν όπως τα φωτοβολταϊκά στη στέγη που μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ηλεκτρικό ρεύμα». Σκέφθηκαν λοιπόν να βάλουν στη θέση των βιολογικών φωτοδεκτών μικροσκοπικά φωτοβολταϊκά - φωτοδιόδους. Επειδή όμως οι ασθενείς ωχράς κηλίδος έχουν ακόμη φωτοδέκτες ενεργούς, αν οι προς εμφύτευση φωτοδίοδοι λειτουργούσαν με κανονικό φως θα «έλουζαν» τον αμφιβληστροειδή με επώδυνα λαμπερό φως. Κατέληξαν στη λύση να χρησιμοποιήσουν το σχεδόν υπέρυθρο φάσμα του φωτός, που έχει μακρύτερο μήκος κύματος από το κανονικά ορατό φως. Και, προκειμένου κάθε τέτοια φωτοδίοδος-εικονοστοιχείο να συλλαμβάνει το παραμικρό φωτόνιο υπέρυθρου φωτός, τις κατασκεύασαν με διάμετρο μόλις 70 μικρόμετρα - δηλαδή, το ένα τρίτο της διαμέτρου ανθρώπινης τρίχας. Με μια μικρή χειρουργική τομή στον οφθαλμό του ασθενούς, το πλακίδιο με τα φωτοδιοδικά τριχίδια θα μπορεί να εμφυτεύεται στο πίσω μέρος του οφθαλμού, να μετατρέπει το φως σε ηλεκτρικά σήματα, να διεγείρει τους νευρώνες και αυτοί τα γαγγλιοκύτταρα της εξωτερικής στιβάδας του αμφιβληστροειδούς και, τελικά, να αναπληρώνει τη χαμένη όραση.


Μικροατέλειες, νανοτελειότητα
Το όλο σύστημα που έφτιαξαν στο Stanford περιλαμβάνει ένα ζευγάρι γυαλιά με ενσωματωμένη μικροσκοπική βιντεοκάμερα, η οποία στέλνει ασύρματα στο εμφύτευμα μια δέσμη ακτίνων υπέρυθρου φωτός χαμηλής έντασης. Τα κλινικά τεστ που απέδειξαν ότι το σύστημα λειτουργεί έγιναν σε αμφιβληστροειδείς νεκρών ποντικών. Ενώ όμως τα παραγόμενα ηλεκτρικά σήματα κατέγραφαν επιτυχώς τα σχήματα, τα χρώματα παρέμεναν αναξιόπιστα: εμφανίζονται με περιοχές τυχαίας έντασης, όπως περίπου συμβαίνει όταν τρίβουμε τα μάτια μας. Οπως δήλωσαν οι ερευνητές, «τα φωτοβολταϊκά εμφυτεύματα που θα μας δίνουν πραγματικά έγχρωμη όραση είναι ακόμη μακριά». Ετσι, ασχολούνται για την ώρα με πειράματα σε ζωντανά ποντίκια και ψάχνουν να δουν το πώς θα μπορέσουν να κάνουν τα τριχίδια ακόμη λεπτότερα, ώστε να βελτιώσουν την ανάλυση των εικόνων. Στο επόμενο στάδιο θα περάσουν στις κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους.


Αναμφίβολα, η εξέλιξη αυτή είναι θεαματικά καλύτερη από τα προηγούμενα «βιονικά μάτια» που είχαν αναπτυχθεί πρόσφατα - από εταιρείες όπως η αμερικανική Second Sight και η γερμανική Retina Implant AG - και τα οποία ήταν ενσύρματα και φτωχά σε ανάλυση. Ομως, μια «ελληνική» ανακάλυψη (βλ. ένθετο «Φωτοβολταϊκή βαφή με γραφένιο») ίσως κάνει την τελειότητα όρασης σύντομα εφικτή.


tovima.gr


.::TechNews... the e-magazine::.
Γίνε μέλος στο Facebook Group του TechNews ή ακολούθησε το TechNews στο Twitter για άμεση ενημέρωση!!!