Az Új-Dél-Wales-i Egyetem (UNSW) mérnökei első hallásra nem kicsit bizarr dolgot fejlesztenek: a napelem-technológiát egyenese az emberi retinába ültetnék – amint arról az egyetem közleménye beszámol. A mindenkiben jó eséllyel felmerülő “miértre” a válasz, nem az energiakrízis ezen a meglepő módon történő enyhítése, hanem a látás helyreállítása.

A fejlesztés egy olyan tudományterület része, amiről a többség valószínűleg eddig nem is hallott: ez a neuroprotetika, amely az olyan eszközök (protézisek) fejlesztésének a területe, amelyek az idegrendszerrel való kölcsönhatás révén képesek helyreállítani bizonyos elveszett funkciókat. Mindez sci-finek tűnhet, de a neuroprotézisiknek már most is akad sikertörténetük: a cochlearis implantátum például már elérhető, működő eszköz, amely a hangokat elektromos jelekké alakítja, így segítve a súlyos hallássérült egyéneket. Ilyen műtéteket egyébként Magyarországon is végeznek a négy magyarországi fül-orr-gégészeti klinikán (Budapest, Szeged, Pécs, Debrecen).

A fenti implantátum analógiájaként működne a látás korrekciója azoknál a betegeknél, akik állapotát sérült fotoreceptorok okozzák – ez utóbbiak ugyanis létfontosságúak a fény és a szín észleléséhez. A világszerte mérnökök, idegtudósok, klinikusok és biotechnológiai szakértők részvételével zajló kutatás a kezdeti szakaszban jár ugyan, de jelentős előrelépést ígér.

Dr. Udo Roemer, az UNSW mérnöke, aki jártas a fotovoltaikában (napelem-technológia), jelenleg azt kutatja, hogyan lehet a napenergiát hasznosítani a szembe jutó fény elektromos jelekké alakítására. A jelek ezen a módon ugyanis mintegy kikerülhetik a sérült fotoreceptorokat, és a vizuális információkat közvetlenül az agyba továbbíthatják – ami eljárás ha beválik, olyan állapotokat hozhat helyre, mint a retinitis pigmentosa és az időskori makuladegeneráció, amelyek fokozatosan vaksághoz vezetnek.

Az eddigi, a látást serkentő elektródákat használó hagyományos módszerek a vezetékek invazív behelyezésével jártak, ami sajnos különféle komplikációkat okozott. Dr. Roemer megoldása ezzel szemben egy apró, vezeték nélküli tápellátású napelem, amely a szemgolyóra rögzíthető, és a fényt elektromos impulzusokká alakítja – és így külső vezetékek nélkül szimulálja a vizuális érzékelést.

A kutatás jelen állása szerint elhagynák a napelemek korábbi jellemző anyagát, a szilíciumot, és ehelyett olyan alternatív félvezető anyagokat használnának, mint a gallium-arzenid és a gallium-indium-foszfid. Ezek ugyanis nemcsak hatékonyabban alakítják át a napenergiát, hanem rugalmassabban is “skálázhatóak”, ami fontos ahhoz, hogy megfeleljenek az idegi stimuláció követelményeinek.

Dr. Roemer csapata a fejlesztés kapcsán most két fő útvonalra koncentrál, és az egyik kulcsfontosságú lépés pedig már meg is történt: sikeresen egymásra helyeztek két napelemet. A cél azonban, hogy ezt a rétegezést háromra növeljék. Mindennek oka, hogy egyetlen napelem által generált feszültség nem elegendő ahhoz, hogy megfelelően serkentse az idegsejteket, ami szükséges a látás helyreállításához, viszont három egymásra rétegezett napelemmel már elérhető az a feszültségszint, amely szükséges az idegsejtek stimulálásához.

A csapat másik terve, hogy ezeket a napelemeket annyira lekicsinyítsék, hogy pixel-szerű egységekké váljanak. Ezek a “pixelek” olyan kicsik lennének, hogy be lehetne ültetni őket a szembe, ahol helyettesítenék a sérült látósejteket. A kihívás itt nem csak a méretcsökkentés, hanem az is, hogy ezek a miniatűr napelemek hatékonyan tudják átalakítani a fényt elektromos jelekké, amelyeket az agy képes értelmezni mint látási információt.

A koncepció egyelőre még bizonyítási fázisban van, és bár a laboratóriumi kísérletek eddig ígéretes eredményekkel zárultak, az emberi alkalmazásig hosszú út vezet. A tényleges eszköz a tervek szerint egy körülbelül 2 mm² területű, 50 mikrométeres pixelekkel felszerelt egység lenne. Addig azonban még egyéb technikai akadályokat is el kell hárítani – mint Dr. Roemer a New Atlasnak nyilatkozta:

“Egy dolgot meg kell jegyezni: a napfény önmagában még a rétegzett napelemek hatékonysága ellenére sem elég erős ahhoz, hogy működjön ezekkel a retinába ültetett napelemekkel. Lehet, hogy az embereknek valamilyen védőszemüveget vagy okosszemüveget kell viselniük, amelyek együttműködnek a napelemekkel, amelyek képesek a napfényt a szükséges intenzitásra erősíteni, hogy megbízhatóan stimulálják a szem neuronjait.”

Mielőtt pedig egyesek a kiborgok amolyan Ghost in the Shell-féle változataira asszociálnának a mostani napelem vagy úgy általában a neuroprotetika kapcsán, Dr. Roemer igyekszik lecsillapítani a kedélyeket:

“Ez valójában “csak” egy orvosi eszköz, amely segíthet bizonyos betegségekben szenvedő betegeknek megőrizni a látást. Messze vagyunk a kiborg alkalmazástól.”

(A cikkhez használt kép illusztráció, forrása: Pixabay/Placidplace)