Uma equipe internacional liderada por cientistas da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong (HKUST) desenvolveu recentemente o primeiro olho artificial 3D do mundo, com capacidades superiores aos olhos biônicos existentes e, em alguns casos, até superiores aos olhos humanos, trazendo visão para robôs humanoides e nova esperança para pacientes com deficiência visual.
Cientistas passaram décadas tentando replicar a estrutura e a clareza de um olho biológico, mas a visão proporcionada pelas próteses oculares existentes – em grande parte na forma de óculos conectados a cabos externos – ainda apresenta baixa resolução com sensores de imagem planos em 2D. O Olho Eletroquímico (EC-Eye) desenvolvido na HKUST, no entanto, não apenas replica a estrutura de um olho natural pela primeira vez, mas pode realmente oferecer uma visão mais nítida do que um olho humano no futuro, com funções extras como a capacidade de detectar radiação infravermelha no escuro.
A característica principal que permite tais avanços é uma retina artificial 3D – feita de uma matriz de sensores de luz de nanofios que imitam os fotorreceptores nas retinas humanas. Desenvolvido pelo Prof. FAN Zhiyong e Dr. GU Leilei, do Departamento de Engenharia Eletrônica e de Computadores da HKUST, a equipe conectou os sensores de luz de nanofios a um feixe de fios de metal líquido que servem como nervos atrás da retina hemisférica artificial durante o experimento, e conseguiu replicar a transmissão do sinal visual para refletir o que o olho vê na tela do computador.
No futuro, esses sensores de luz de nanofios poderiam ser conectados diretamente aos nervos de pacientes com deficiência visual. Diferente do olho humano, onde feixes de fibras do nervo óptico (para transmissão de sinal) precisam passar pela retina através de um poro – do lado frontal da retina para o lado traseiro (criando assim um ponto cego na visão humana) antes de alcançar o cérebro; os sensores de luz que agora estão espalhados por toda a retina artificial poderiam transmitir sinais através de seu próprio fio de metal líquido na parte traseira, eliminando assim o problema do ponto cego, pois não precisam passar por um único ponto.
Além disso, como os nanofios têm uma densidade ainda maior do que os fotorreceptores na retina humana, a retina artificial pode, assim, receber mais sinais de luz e potencialmente alcançar uma resolução de imagem mais alta do que a retina humana – se os contatos traseiros com os nanofios individuais forem feitos no futuro. Com diferentes materiais usados para aumentar a sensibilidade dos sensores e o alcance espectral, o olho artificial também pode alcançar outras funções, como visão noturna.
“Eu sempre fui um grande fã de ficção científica e acredito que muitas tecnologias apresentadas em histórias, como viagens intergalácticas, um dia se tornarão realidade. No entanto, independentemente da resolução de imagem, ângulo de visão ou facilidade de uso, os olhos biônicos atuais ainda não se comparam aos seus equivalentes humanos naturais. Uma nova tecnologia para resolver esses problemas é urgentemente necessária, e isso me dá uma forte motivação para iniciar este projeto não convencional,” disse o Prof. Fan, cuja equipe levou nove anos para completar o estudo atual desde a concepção da ideia.
A equipe colaborou com a Universidade da Califórnia, Berkeley, neste projeto, e suas descobertas foram recentemente publicadas na prestigiada revista científica Nature.
“Na próxima etapa, planejamos melhorar ainda mais o desempenho, a estabilidade e a biocompatibilidade do nosso dispositivo. Para a aplicação em próteses, esperamos colaborar com especialistas em pesquisa médica que tenham a expertise relevante em optometria e próteses oculares,” acrescentou o Prof. Fan.
O princípio de funcionamento do olho artificial envolve um processo eletroquímico adotado de um tipo de célula solar. Em princípio, cada sensor de luz na retina artificial pode servir como uma célula solar em nanoescala. Com modificações adicionais, o EC-Eye pode ser um sensor de imagem autossuficiente, sem necessidade de fonte de energia externa nem circuitos quando usado para prótese ocular, o que será muito mais fácil de usar em comparação com a tecnologia atual.
Publicado no site da Universidade de Hong Kong.
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