Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Het bionische oog bootst de vorm en functie na van het menselijk oog. Zorgt dit technologische hoogstandje ervoor dat blinde mensen weer kunnen zien?
Onze ogen zijn geavanceerde instrumenten. Inkomend licht wordt door het hoornvlies op het netvlies geprojecteerd. Hierop bevinden zich miljoenen lichtgevoelige cellen (de staafjes en kegeltjes) die elektrische signalen produceren die via de oogzenuw naar ons brein worden geleid. De hersenen zetten de signalen om in beelden en, voilà, we nemen waar.
Deze fijngevoelige kijkers namaken in het lab is dus op zijn zachtst gezegd een uitdaging. En toch is het wetenschappers van The Hong Kong University of Science and Technology en de University of California, Berkeley gelukt, zo schrijven ze in Nature. De onderzoekers ontwikkelden een kunstoog dat de bolvorm en functie nabootst van het menselijk oog.
Lees ook:
Netvlies kweken
Om de lichtgevoelige cellen – ook wel fotoreceptoren genoemd – na te maken, gebruikten de onderzoekers lange, dunne draden van perovskiet. Dit is een zeer goed geleidend en lichtgevoelig materiaal dat ook is verwerkt in zonnepanelen. De vraag was alleen: hoe laat je al die nanodraden een halfrond netvlies vormen?
Die halfronde vorm is erg belangrijk, omdat het ervoor zorgt dat inkomend licht niet verstrooit, maar juist wordt gefocust. Om dit voor elkaar te krijgen, ‘kweekten’ de onderzoekers de perovskieten nanodraden in heel kleine poriën in een bolvormig aluminium schaaltje. Het resultaat: miljoenen kunstmatige fotoreceptoren die samen het netvlies vormen.
Bionisch
Toen ze eenmaal hun artificiële netvlies hadden, verwerkten de wetenschappers het in een oog met een gebogen lens aan de voorkant. Het bionische oog vulden ze vervolgens met een ionische vloeistof, een soort vloeibaar zout waarin geladen deeltjes vrij kunnen bewegen.
“Dat is heel belangrijk”, zegt Zhiyong Fan, ingenieur aan de Hong Kong University of Science and Technology. “Zodra deze nanodraden een lading genereren, zal die worden uitgewisseld met enkele ionen.” Door deze uitwisseling kunnen de perovskieten draden de functie van lichtdetectie uitvoeren en de signalen naar externe beeldverwerkingselektronica sturen.
100 pixels
Het kunstmatige oog beschikt over 100 pixels, dat is niet heel hoog maar genoeg om scherpe randen te kunnen onderscheiden. Verder heeft het een kijkhoek van ongeveer 100 graden. Ter vergelijking: het menselijke gezichtsveld met twee ogen is ongeveer 160 graden horizontaal en 90 graden verticaal. Toen het team het kunstmatige oog testte, slaagde het prototype erin lichtpatronen te verwerken in slechts 19 milliseconden – de helft van de tijd die een menselijk oog nodig heeft, aldus de onderzoekers.
Natuurlijk is het de bedoeling dat het oog nóg geavanceerder wordt, zodat robots en misschien zelfs blinden er gebruik van kunnen maken. Maar zover is het nog lang niet. “Het nabootsen van de natuurlijke ogen is voor veel ingenieurs een droom “, zegt Hongrui Jiang, niet betrokken bij de studie, tegen Scientific American. “Ik denk dat we over ongeveer tien jaar enkele zeer tastbare praktische toepassingen van deze bionische ogen zouden moeten zien.” Pun intended?
Bronnen: Nature, Scientific American, Popular Mechanics
Beeld: 123RF