Presbyopia je očné ochorenie, ktoré obmedzuje pacientov pri čítaní na blízko. Postihuje takmer všetkých ľudí po štyridsiatke, kedy je väčšina z nás na vrchole produktívneho života. Vetchozrakosť je teda spojená s procesom starnutia a prirodzenou stratou schopnosti prispôsobovania sa očnej šošovky. Cez šošovku, ktorá vyzerá ako malý priehľadný disk, prechádza obraz toho, čo vidíme.
Návrh unikátneho mechanizmu novej kontaktnej šošovky si vyžiada v najbližšom období prekonanie niekoľkých inžinierskych výziev – naprogramovanie špecifického algoritmu a vývoj senzorov s miniatúrnymi elektronickými obvodmi, ktoré budú vložené do pružného materiálu priliehajúcemu k oku.
Sietnica rybieho oka je pre vedcov vzorom
Ryby so "sloním nosom" (Gnathonemus petersii) žijúce v bahnistých riekach so zhoršenými svetelnými podmienkami prežívajú tak, že dokážu odhaliť dravca vďaka svojej unikátne tvarovanej sietnici - časti oka, ktorá zachytáva svetlo. Práve to motivovalo skupinu výskumníkov zamerať sa vo svojej novej štúdii na štruktúru rybej sietnice. Jej stavba je veľmi zaujímavá a mohla by byť inšpiráciou pre dizajn kontaktných šošoviek, ktoré by dokázali donútiť oči sústrediť sa aj na blízke predmety.
Sietnica ryby so sloním nosom má totiž množstvo hlbokých pohárikovitých štruktúr s reflexnými bočnicami a napomáha zhromažďovať svetlo a zintenzívňovať jeho vlnovú dĺžku potrebnú pre videnie ryby. Na základe toho vytvorili výskumníci zariadenie, ktoré pozostáva z tisícky malých svetelných kolektorov. Tie sú tvorené výčnelkami, vnútri ktorých sú hlboké poháriky pokryté hliníkom. Prichádzajúce svetlo dopadá na výčnelky a vniká do reflexných bočníc. Doktor Hongrui Jiang a jeho tím testovali schopnosť tohto zariadenia zlepšiť obrázky zachytené mechanickým očným modelom vytvoreným v laboratóriu.
Výskumníci zvolili niekoľko rôznych prístupov k materiálom kontaktných šošoviek. Jedným z nich bolo vytvorenie kvapalnej šošovky z kvapôčok silikónového oleja a vody, ktoré sa nemiešajú. Kvapka sa nachádza navrchu komory flexibilnej platformy, zatiaľ čo dvojica elektród vytvára elektrické pole, ktoré modifikuje povrchové napätie každej tekutiny rozdielne, následkom čoho vtláča kvapky do rozličných ohniskových vzdialeností. Šošovka je tak schopná zaostriť na objekty malé 20 mikrometrov, čo je približne šírka najtenšieho ľudského vlasu.
Šošovka inšpirovaná hmyzom
Jiang a jeho tím vytvorili aj typ šošovky inšpirovaný zloženými očami hmyzu a ďalších článkonožcov. Oči hmyzu obsahujú tisícky mikrošošoviek, ktoré zachytávajú obraz po častiach. Jang s kolegami vyvinuli flexibilnú radu umelých mikrošošoviek z kremíkového nanovlákna. Tieto mikrošošovky poskytujú ešte vyššie rozlíšenie ako kvapalné šošovky. Flexibilná rada nie je vhodná len na kontaktné šošovky, ale aj na ďalšie využitie. Napríklad pri laparoskopii umožní 360 stupňový pohľad vo vysokom rozlíšení alebo pripevnením na stĺp verejného osvetlenia možno vidieť križovatku zo všetkých strán.
Napájací zdroj bude súčasťou novej šošovky
Aby bolo možné zmeniť sústredenie oka a zaostriť tak na blízky predmet, kontaktné šošovky budú musieť byť vybavené extrémne malým a tenkým napájacím zdrojom. Jiang ako riešenie navrhuje solárny článok, ktorý súčasne hromadí elektróny zo slnečného žiarenia a mení ich na elektrickú energiu, ktorú ukladá v rámci siete nanoštruktúr. Doktor Jiang odhaduje, že Prototyp pre klinické testovanie môžu mať za 5 - 10 rokov. Keď bude k dispozícii, nemusí stáť oveľa viac ako bežné kontaktné šošovky.
