Een team van onderzoekers van de Universiteit van Minnesota heeft, Voor de eerste keer, volledig 3D-geprint een reeks lichtreceptoren op een halfbolvormig oppervlak. Deze ontdekking markeert een belangrijke stap in de richting van het creëren van een "bionisch oog" dat op een dag blinde mensen zou kunnen helpen om beter te zien of ziende mensen beter kunnen zien.

Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in Geavanceerde materialen , een peer-reviewed wetenschappelijk tijdschrift over materiaalwetenschap. De auteur heeft ook het patent voor 3D-geprinte halfgeleidende apparaten.

"Bionische ogen worden meestal gezien als sciencefiction, maar nu zijn we dichterbij dan ooit met het gebruik van een multimateriaal 3D-printer, " zei Michael McAlpine, een co-auteur van de studie en de Universiteit van Minnesota, Benjamin Mayhugh, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde.

Onderzoekers begonnen met een halfronde glazen koepel om te laten zien hoe ze de uitdaging van het printen van elektronica op een gebogen oppervlak konden overwinnen. Met behulp van hun op maat gemaakte 3D-printer, ze begonnen met een basisinkt van zilverdeeltjes. De gedoseerde inkt bleef op zijn plaats en droogde gelijkmatig in plaats van langs het gebogen oppervlak te lopen. De onderzoekers gebruikten vervolgens halfgeleidende polymeermaterialen om fotodiodes te printen, die licht omzetten in elektriciteit. Het hele proces duurt ongeveer een uur.

McAlpine zei dat het meest verrassende deel van het proces de 25 procent efficiëntie was bij het omzetten van het licht in elektriciteit die ze bereikten met de volledig 3D-geprinte halfgeleiders.

"We hebben nog een lange weg te gaan om actieve elektronica routinematig betrouwbaar te printen, maar onze 3D-geprinte halfgeleiders beginnen nu te laten zien dat ze in potentie kunnen wedijveren met de efficiëntie van halfgeleidende apparaten die in microfabricagefaciliteiten worden gefabriceerd, "Zei McAlpine. "Bovendien, we kunnen een halfgeleidend apparaat gemakkelijk op een gebogen oppervlak printen, en dat kunnen ze niet."

McAlpine en zijn team staan ​​bekend om de integratie van 3D-printen, elektronica, en biologie op één platform. Ze kregen een paar jaar geleden internationale aandacht voor het afdrukken van een 'bionic ear'. Vanaf dat moment, ze hebben 3D-geprinte levensechte kunstmatige organen voor chirurgische praktijk, elektronische stof die zou kunnen dienen als "bionische huid, " elektronica direct op een bewegende hand, en cellen en steigers die mensen met ruggenmergletsel zouden kunnen helpen om weer een bepaalde functie te krijgen.

McAlpine's drive om een ​​bionisch oog te creëren is iets persoonlijker.

"Mijn moeder is blind aan één oog, en als ik over mijn werk praat, ze zegt, 'Wanneer ga je een bionisch oog voor me afdrukken?'" zei McAlpine.

McAlpine zegt dat de volgende stappen zijn om een ​​prototype te maken met meer lichtreceptoren die nog efficiënter zijn. Ze willen ook een manier vinden om te printen op een zacht halfbolvormig materiaal dat in een echt oog kan worden geïmplanteerd.

Het onderzoeksteam van McAlpine omvat werktuigbouwkundestudent Ruitao Su van de Universiteit van Minnesota, postdoctoraal onderzoekers Sung Hyun Park, Shuang-Zhuang Guo, Kaiyan Qiu, Daeha Jong, Fanben Meng, en student Jaewoo Jeong.