Disponibile il primo occhio bionico stampato in 3D

117
Disponibile il primo occhio bionico stampato in 3D
adv

Dal prototipo all’impianto in vitro: in attesa di materiali biocompatibili innovativi

Diventano disponibili le tecnologie per realizzare protesi con superfici curve, anche se la strada è ancora lunga

In bilico tra realtà e fantascienza, guardando ancora più avanti

La prima cosa che viene in mente guardando il video su Youtube è che sembra di rivivere una scena della pellicola cult BLADE RUNNER, quando vengono coltivati gli occhi sintetici per i replicanti.

Secondo una pubblicazione risalente al 29 agosto 2018, per la prima volta, il prototipo di un intero bulbo oculare bionico funzionante è stato realizzato da un team di ricercatori dell’Università del Minnesota, negli Stati Uniti d’America. Al momento, comunque, l’oggetto non è impiantabile in un essere umano ed ha ancora esclusivamente lo scopo di dimostrare che la tecnologia per restituire la vista a chi ha perso un occhio è molto vicina ad essere disponibile.

Un piccolo occhio di vetro, un balzo enorme per la Bioingegneria

Il prototipo non è ancora adatto ad essere una protesi impiantabile, tuttavia le tecnologie innovative messe a punto dischiudono orizzonti fino ad ora inimmaginabili. In questo esperimento sono riusciti a deporre con precisione estrema un particolare tipo di inchiostro su di una superficie emisferica, senza che questo si spostasse dal punto su cui era stato spruzzato dall’ugello. Questo primo significativo risultato ha consentito di realizzare recettori luminosi su punti precisi dell’emisfero oculare, simulando un abbozzo di retina. Migliorando la densità dei recettori stampati ed utilizzando materiali maggiormente biocompatibili e flessibili, tra breve sarà possibile realizzare realmente occhi bionici in grado di restituire, anche se parzialmente, la vista a ciechi o ipovedenti.

Inchiostri optoelettronici e stampa 3D su superfici curve: il miracolo prossimo venturo

L’articolo che illustra le fasi dell’esperimento di frontiera è stato pubblicato su Advanced Materials e chiarisce punto per punto i passaggi realizzati. Utilizzando una specifica stampante 3D appositamente realizzata dagli stessi ricercatori, questi hanno ricoperto un’emisfera di materiale vetroso con un inchiostro contenente particelle di argento. Il punto critico dell’esperimento consisteva nella deposizione di questo inchiostro conduttore in modo che si fissasse esattamente dove era stato spruzzato, senza scivolare lungo la curva della superficie non orizzontale. Il successo della formulazione dell’inchiostro, che è in grado di asciugare la fase volatile praticamente all’istante, senza scivolare o spostarsi, è una reale innovazione. Fino a ieri, infatti, nessuno era riuscito a creare un dispositivo impiantabile poiché non era possibile superare l’ostacolo della stampa su superfici curve.

Il passaggio successivo è stato quello di utilizzare polimeri semiconduttori nella composizione dell’inchiostro, così da essere in grado di stampare veri e propri fotodiodi funzionanti. Questi dispositivi sono il crocevia per la visione artificiale, in quanto convertono la luce in energia elettrica, graduando l’intensità dell’elettricità con il numero di fotoni che colpiscono il fotodiodo.

Efficienza dei trasduttori e promesse di miglioramento

I ricercatori sono stati sorpresi dall’efficacia dell’intero processo che sono riusciti a realizzare, perché l’efficienza complessiva dei fotodiodi stampati con la tecnologia 3D è risultata essere del 25%, un risultato impensabile per un esperimento ancora allo stadio iniziale come questo.

L’efficienza realizzata al primo tentativo è sbalorditiva, anche perché a questo punto il margine di miglioramento è decisamente ampio. Gli step successivi saranno realizzare inchiostri capaci di garantire efficienze di conversione sempre crescenti e, contemporaneamente, superfici curve fatte di materiali meno rigidi e quindi maggiormente compatibili con l’impianto in reali occhi umani.

Secondo una dichiarazione di Michael McAlpine, Professore Associato di Ingegneria Meccanica all’Università degli Studi del Minnesota e coautore della pubblicazione, i semiconduttori stampabili in 3D promettono di garantire efficienze similari a quelle ottenute con tecnologie standard di deposizione e incisione strato per strato degli attuali device in silicio. La stampa con tecnologia 3D, però, presenta l’indubbio vantaggio di consentire la stampa su superfici curve. Quest’ultima caratteristica è la vera rivoluzione dello stato dell’arte e dischiude orizzonti che fino a ieri appartenevano solo alla fantascienza.

Il momento in cui sarà possibile stampare organi compositi con tecnologia 3D si avvicina a grandi passi e a quel punto ogni cosa sarà virtualmente riproducibile artificialmente.

La forza dell’integrazione e i doni di Prometeo

Il vero punto di forza della realizzazione è però un altro, l’integrazione sempre più spinta delle conoscenze di punta in campi apparentemente distanti tra loro e che fino a pochi anni fa sembravano separati da distanze incommensurabili. Il team di McAlpine e degli altri ricercatori dell’Università del Minnesota ha coniugato le conoscenze di esperti di biologie, di elettronica, di stampa in tecnologia 3D, scienze dei materiali ed altri campi complementari. Come ricordato da Technology.org, il gruppo non è nuovo a imprese del genere. Solo qualche anno fa, infatti, McAlpine aveva realizzato il primo “orecchio bionico” e realizzato correntemente organoidi artificiali stampati in 3D per pratica chirurgica. L’equipe ha poi realizzato tessuti elettronici per testare una sorta di “pelle bionica” sperimentale e sta perseguendo la strada per produrre sistemi ausiliari per chi ha riportato lesioni alla spina dorsale.

Secondo McAlpine, la stampa con tecnologia 3D in multi materiale è il vero dono di Prometeo all’umanità e consentirà di raggiungere obiettivi in ambito sanitario fino ad oggi ancora inimmaginabili.