Освещая всё новые и новые достижения в сфере трёхмерной печати, нам особо приятно узнавать о прогрессе этой технологии на медицинском поприще, ведь каждый такой успех делает нашу жизнь качественней и беспроблемней. Совсем недавно мы рассказывали о компактном 3D-принтере, позволяющем оперативно и безболезненно заживлять даже глубокие поражения кожного покрова, избавляя пациента от необходимости поиска донора и пересадки его тканей.

И вот сегодня до нас дошла очередная новость — задействовав технологии трёхмерной печати, исследователи из Университета Миннесоты смогли создать полноценно функционирующую решётку фоторецепторов, расположенную на полусферической подложке.
Важность этого достижения трудно недооценить, ведь в перспективе благодаря ему можно будет создавать с помощью 3D-принтеров бионические глаза, которые позволят возвращать радость зрения даже полностью слепым пациентам. А с развитием новоизобретённой технологии, по мнению авторов исследования, в будущем будут создаваться бионические глаза, которые в плане функциональных возможностей смогут ничем не отличаться от настоящих. Более того, по некоторым параметрам они даже смогут превосходить последние!
Чтобы суть вопроса была понятней, нужно сказать несколько слов о том, как функционирует живой глаз. Этот орган чувств воспринимает свет посредством расположенных на сетчатке фоторецепторных нейронов, которые трансформируют видимый свет в электрический импульс. Ну, а в напечатанной учёными из Университета Миннесоты посредством трёхмерного принтера модели в роли фоторецепторных нейронов выступают искусственные полупроводниковые диоды.
Следует отметить, что исследования в данном направлении ведутся уже довольно давно, и над созданием бионических глаз усердно трудятся учёные во многих странах мира. Определённые успехи на этом поприще имели место быть и раньше, а наиболее удачные образцы уже даже успешно испытывались на людях. Тем не менее, производство подобных протезов всегда было очень дорогостоящим, ведь каждый такой «глаз» раньше собирали едва ли не вручную. А вот благодаря привлечению к процессу технологии трёхмерной печати конечный результат становится существенно дешевле и, соответственно, доступнее для более широкого круга пациентов с проблемным зрением.

Нельзя не отметить, что на практике процесс построения сетки фоторецепторных диодов непрост уже сам по себе, а при необходимости сделать это на изогнутой поверхности он и вовсе превращается в сверхсложную задачу.
Подойдя к делу творчески, учёные из Университета Миннесоты даже не поленились создать специальный трёхмерный принтер, использующий в работе особенные расходные материалы. Перед началом процесса печати на внутреннюю поверхность полусферы из стекла печатающий аппарат наносит тончайший слой серебряных наночастиц. И только после этого слой за слоем наращивается структура фоторецепторов, для чего в ход идут специальные полупроводниковые полимерные чернила. В это трудно поверить, но процесс создания бионического глаза таким способом занял всего-то около полутора часов!
В контексте разговора о расходных материалах отвлечёмся на секунду от нашего бионического глаза, и взглянем краем обычного на другие принтеры — лазерные. Для их работы также требуются расходники, но более привычные, а именно картриджи с тонерным порошком. Высокая стоимость последних порождает необходимость поиска более дешёвых альтернатив, наиболее выгодной из которых со всех точек зрения является восполнение запасов тонера в ранее использованных блоках с целью их повторной эксплуатации. Экономия такого подхода видна невооружённым взглядом — заправка картриджа hp cf540a, к примеру, стоит всего 850 рублей.
По словам руководителя исследовательского отдела, Майкла МакАльпина, первый удачно напечатанный прототип смог продемонстрировать примерно 25-процентную эффективность трансформирования видимого света в электрические импульсы.
Этот, казалось бы, скромный с виду показатель по мнению учёных на самом деле можно смело считать очень даже неплохим результатом, особенно для ранней стадии процесса разработки.

«Создаваемые нами с помощью трёхмерного принтера полупроводниковые фоторецепторы уже сегодня начинают стремительно приближаться в плане эффективности к аналогичным приспособлениям, изготовленным традиционными методами, вот только стоимость и скорость их изготовления не в пример более привлекательна», — комментирует происходящее МакАльпин. «Кроме всего прочего, трёхмерная печать даёт возможность наносить полупроводниковые диоды не только на ровную, но и на изогнутую поверхность, что приближает нас к созданию полноценно функционирующего бионического глаза, который можно будет использовать в качестве протеза. Другие существующие технологии добиться такого результата пока что не позволяют».
В ближайшем будущем исследователи намерены существенно увеличить количество задействованных искусственных фоторецепторов, ведь чем их больше будет на поверхности, тем эффективнее будет протекать процесс преобразование видимых световых лучей в электрические сигналы.
Также МакАльпин с единомышленниками собираются усовершенствовать технологию трёхмерной печати с целью получения возможности создавать полупроводниковые микроприборы не только на стеклянной поверхности, но и на мягкой подложке — в перспективе последняя может лечь в основу будущих глазных имплантатов.