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Cómo construir un ojo biónico
La gente no se lo piensa dos veces antes de usar un auricular Bluetooth para tener conversaciones en sus teléfonos celulares. Bueno, es posible que algún día no sea inusual usar lentes de contacto que proyecten la pantalla del teléfono directamente en el ojo. Investigadores de la Universidad de Washington han dado un primer paso importante hacia la construcción de lentes de contacto que podrían hacer precisamente eso. Al incorporar circuitos metálicos y diodos emisores de luz (LED) en una lente de polímero, han creado un circuito funcional que es biológicamente compatible con el ojo.
Los ojos lo tienen: Los investigadores construyeron una lente de contacto biocompatible con LED que funcionan, como se muestra aquí. Esperan que las versiones futuras de la lente puedan actuar como un sensor biomédico o proporcionar una pantalla que se superponga al campo de visión de una persona.
Si miras la estructura de una lente, es solo un polímero simple, dice Babak Parviz , profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Washington. Varios investigadores están incorporando componentes electrónicos en polímeros para construir circuitos o pantallas flexibles, por ejemplo. Lo que nos dimos cuenta fue que podemos hacer muchos dispositivos funcionales que son realmente pequeños y que se pueden incorporar a una lente de contacto para hacer mucho más que mejorar la visión, dice Parviz.
El equipo creó la lente electrónica con dos propósitos principales en mente, dice. Uno de los objetivos era ver si sería posible construir una pantalla de visualización frontal que pudiera superponer imágenes en el campo de visión de una persona, sin dejar de permitirle ver el mundo real. Sería una especie de realidad aumentada, explica Parviz. (Ver TR10: Realidad aumentada). Los soldados podrían usar la tecnología para ver información sobre su entorno, recopilada de sensores. O los civiles podrían usar la lente electrónica como pantalla de un teléfono celular, para ver quién llama y ver videos durante un viaje, aunque estos objetivos son a largo plazo, dice.
Otra posible aplicación es usar la lente como un sensor que podría monitorear los niveles químicos en el cuerpo y notificar al usuario si indican signos de enfermedad. Aunque Parviz no entrará en detalles sobre los sensores específicos que está fabricando su equipo, explica que muchos indicadores de salud se pueden monitorear desde la superficie del ojo. Las células vivas del ojo, dice, están en contacto indirecto con el suero sanguíneo, que contiene biomarcadores de enfermedades. Si un sensor diseñado para captar estos biomarcadores estuviera integrado en una lente, los médicos podrían tener una herramienta no invasiva completamente nueva para las pruebas de enfermedades. Además, la lente podría monitorear continuamente los cambios a lo largo del tiempo, proporcionando una visión más completa de la salud de una persona.
Es cierto que faltan años para estas aplicaciones. Pero Parviz y su equipo han sentado las bases para el trabajo. En un trabajo presentado en el Conferencia Internacional de Micro Sistemas Mecánicos Eléctricos en Tucson, AZ, la semana pasada, los investigadores describen cómo crearon una lente con 16 LED en funcionamiento. La lente estaba hecha de un sustrato de polietileno tetraftalato, el tipo de plástico que se usa en las botellas de bebidas, que estaba cubierto con alambres de metal para conectar los LED.
Además de los cables, los investigadores utilizaron productos químicos para crear hendiduras circulares en las que se colocarían los LED. Parviz señala que un desafío en la construcción de componentes electrónicos y optoelectrónicos en plástico es que estos dispositivos deben fabricarse con altas temperaturas que derretirían el plástico. Para solucionar este problema, su equipo fabricó LED en un sustrato separado, asegurándose de que los dispositivos pudieran quitarse y transferirse fácilmente a la lente de plástico.
A continuación, los investigadores recubrieron las lentes electrónicas completamente ensambladas con metacrilato de polimetilo (PMMA), un material biocompatible. El PMMA también se usa para revestir lentes de contacto duros, dice Parviz, lo que hace que sus lentes sean más similares a los contactos duros que los lentes de contacto blandos que usa la mayoría de las personas en la actualidad. En el paso final, los investigadores moldearon el plástico en forma de lente.
Cuando el equipo probó las lentes, el circuito era viable y los LED se iluminaron. Los investigadores también colocaron la lente en el ojo de un conejo durante 20 minutos y no encontraron efectos adversos. Sin embargo, no encendieron los componentes electrónicos mientras la lente estaba en el ojo del conejo. Creo que debemos tener cuidado con lo que le sucede al ojo cuando se enciende, dice Parviz. Es un circuito en funcionamiento. Podría generar algo de calor. Necesitamos tomar todas las precauciones posibles para asegurarnos de que esto sea seguro. Si bien es cierto que el cuerpo humano puede soportar un rango de temperaturas, en última instancia, los circuitos deben diseñarse para consumir cantidades ultrabajas de energía.
La idea de convertir un circuito en una lente de contacto es interesante: llama la atención, dice George Whitesides , profesor de química en Harvard que no está afiliado al proyecto. Ha sido algo de lo que otros ciertamente han hablado, pero yo, al menos, nunca he visto ningún tipo de implementación. Whitesides agrega que este es un paso temprano, y todavía existe el problema de proporcionar energía al lente mientras está en el ojo. Además, el prototipo de la Universidad de Washington no tiene una función clara.
Uno de los próximos pasos para el equipo será aumentar la cantidad de LED en la lente a un par de cientos, con la esperanza de hacer una pantalla viable. En este momento, los LED tienen aproximadamente 300 micrómetros de diámetro, lo que obviamente limita la cantidad de ellos que se pueden colocar en una lente. Además, los LED de este tamaño tienden a romperse en el proceso de modelado de lentes. El equipo de Parviz intentará reducir los LED a 30 micrómetros en experimentos futuros, lo que podría permitir que la lente muestre unos cientos de píxeles, dice.