Υλικά της διαστημικής εποχής μπορούν να αποκαταστήσουν την όραση

Από το PhysicsWeb 9 Ιανουαρίου 2002

Ένα φωτοευαίσθητο υλικό που αναπτύχθηκε στο διάστημα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να αποκαταστήσει την όραση σε ανθρώπους με καταστραμμένους αμφιβληστροειδείς. Σύμφωνα με τον Alex Ignatiev, διευθυντή του Διαστημικού Κέντρου Επίστρωσης σε Κενό (SVEC) στο πανεπιστήμιο του Houston, οι δοκιμές δείχνουν ότι ο κεραμικός φωτοανιχνευτής θα είναι συμβατός με το ανθρώπινο μάτι, σε αντίθεση με προηγούμενα υλικά που βασίζονταν στο πυρίτιο. Οι δοκιμές σε ανθρώπους προγραμματίζονται ν' αρχίσουν αργότερα μέσα στο 2002.

Κύτταρα υπό μορφή ραβδίων και κωνίων πάνω στον αμφιβληστροειδή χιτώνα του ανθρώπινου ματιού, στέλνουν ηλεκτρικά σήματα στον εγκέφαλο όταν ανιχνεύουν φως. Κάποιες ασθένειες καταστρέφουν αυτά τα κύτταρα και προκαλούν τύφλωση, αλλά δεν επηρεάζουν την "καλωδίωση", πράγμα που σημαίνει ότι η όραση θα μπορούσε ν' αποκατασταθεί με την εμφύτευση κατάλληλων τεχνητών κυττάρων.

Τώρα ένας φωτοανιχνευτής που αναπτύχθηκε στο SVEC, το οποίο χρηματοδοτείται από τη NASA, θα μπορούσε να λύσει το πρόβλημα. Η συσκευή αποτελείται από ένα λεπτό φιλμ από κράμα ζιρκονίου-τιτανίου με προσμίξεις λανθανίου (PLZT). Το υλικό αναπτύσσεται σε στρώματα, χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που τελειοποιήθηκε σε συνθήκες πολύ υψηλού κενού, στο διαστημικό εργαστήριο Wake Shield Facility, που τέθηκε σε τροχιά σε χαμηλό ύψος γύρω από τη Γη. Η μέθοδος παρήγαγε μια ομοιόμορφη κρυσταλλική δομή με άριστες οπτικές ιδιότητες.

Το PLZT είναι ένα σιδηροηλεκτρικό υλικό, που σημαίνει ότι περιέχει μικροσκοπικές ηλεκτρικές περιοχές, όπως αντίστοιχα γίνεται με τα σιδηρομαγνητικά υλικά. Το PLZT όμως επίσης παράγει ένα ηλεκτρικό πεδίο όταν απορροφά φως. Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό ως φωτο-σιδηροηλεκτρικό φαινόμενο.

Επειδή το PLZT είναι πολύ ευαίσθητο στο φως σε μήκη κύματος μεταξύ 450 και 700 νανόμετρα είναι ένας εξαίρετος υποψήφιος γι ν' αντικαταστήσει τα κύτταρα των ραβδίων και κωνίων. "Υπάρχει μια καλή επικάλυψη μεταξύ της απορρόφησης PLZT και της ευαισθησίας του ματιού στο οπτικό φάσμα" λέει ο Ignatiev.

Ο Ignatiev εξηγεί ότι διατάξεις με μέγεθος χιλιοστομέτρου, που περιέχουν δεκάδες χιλιάδων από τους εν λόγω φωτοανιχνευτές, - ο καθένας εκ των οποίων έχει μήκος μόνο 5 μικρόμετρα - θα μπορούσαν να εμφυτευθούν στον αμφιβληστροειδή, απ' όπου θα μπορούσαν να στέλνουν ηλεκτρικά σήματα στο οπτικό νεύρο.

Η ομάδα πιστεύει ότι ο εγκέφαλος θα μάθει να ερμηνεύει τα ασυνήθιστα δυναμικά που θα του στέλνουν τα τεχνητά κύτταρα, αλλά δεν είναι βέβαιοι ότι το επίπεδο της διακριτικής ικανότητας θα είναι αρκετό. Επίσης δεν είναι βέβαιοι για την διάρκεια ζωής των εμφυτευμάτων.