Peixes e insetos inspiram o design para lentes de contato do futuro

Prevenção a acidentes oftalmológicos no ambiente de trabalho na SOFTEEH
1 de Abril de 2016
Prevenção a acidentes oftalmológicos no ambiente de trabalho no Colégio Tecnológico de Anápolis
6 de Abril de 2016

Peixes e insetos inspiram o design para lentes de contato do futuro

lente-de-contato-cpoAproveitando ao máximo a luz baixa nos rios lamacentos onde nada, o peixe nariz-de-elefante sobrevive por ser capaz de detectar predadores entre a sujeira com uma retina [a parte do olho que capta a luz] de formato único. Em um novo estudo, os pesquisadores analisaram a estrutura da retina do peixe para criar o design de uma lente de contato que pode ajustar o seu foco.

Imagine uma lente de contato com foco automático de milésimos de segundos. Isso poderia mudar as vidas de pessoas com presbiopia, um endurecimento da lente do olho que faz com que seja difícil focar a visão em objetos próximos. A presbiopia afeta mais de 1 bilhão de pessoas em todo o mundo, metade dos quais não têm correção adequada, disse o líder do projeto, Hongrui Jiang, Ph.D., da Universidade de Wisconsin, Madison. Apesar de que os óculos e  as lentes de contato convencionais fornecem alguma melhoria, estas opções envolvem a perda de contraste e sensibilidade, bem como a dificuldade com a visão noturna. A ideia de Jiang é a concepção de lentes de contato que se ajustem continuamente em conjunto com a própria córnea e o cristalino para recapturar a visão juvenil de uma pessoa.

O projeto, financiado pelo National Eye Institute, exige a superação de vários desafios de engenharia. Ele inclui o desenho das lentes, sensores dirigidos por algoritmos e circuitos eletrônicos em miniatura que se ajustem à forma das lentes, além de criar uma fonte de energia — todos incorporados dentro de um material macio e flexível que se encaixe sobre o olho.

Em seu último estudo, publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences, Jiang e sua equipe focaram em um projeto para os sensores de imagem. “Os sensores devem ser extremamente pequenos e capazes de obter imagens sob condições de pouca luz, então eles precisam ser extremamente sensível à luz,” disse Jiang.

A equipe se inspirou na retina do peixe nariz-de-elefante, que tem uma série de estruturas semelhantes a ventosas profundas com paredes laterais refletoras. Esse design ajuda a captar a luz e a intensificar os comprimentos de onda específicos necessários para que o peixe possa ver. Pegando emprestado da natureza, os pesquisadores criaram um dispositivo que contém milhares de coletores de luz muito pequenos. Estes coletores de luz são saliências de vidro que se assemelham a forma de dedos, no interior das quais estão ventosas profundas revestidas com alumínio reflexivo. A luz recebida atinge os dedos e, em seguida, é focalizada pelas paredes laterais refletoras. Jiang e sua equipe testaram a capacidade deste dispositivo para melhorar as imagens capturadas por um modelo de olho mecânico projetado em um laboratório.

Em estudos separados, os pesquisadores têm desenvolvido e testado algumas abordagens diferentes para o material das lentes de contato. Para uma abordagem, eles formaram uma lente líquida a partir de uma gotícula de óleo de silicone e água, que não se misturam. A gota situa-se em uma câmara no topo de uma plataforma flexível, enquanto um par de eletrodos produz um campo elétrico que modifica a tensão superficial de cada líquido de forma diferente, resultando em forças que comprimem a gota em diferentes comprimentos focais. A lente é capaz de focar objetos tão pequenos quanto 20 micrômetros, aproximadamente a largura do cabelo humano mais fino.

Eles desenvolveram outro tipo de lente inspirada nos olhos compostos de insetos e outros artrópodes. Os olhos dos insetos compreendem milhares de microlentes individuais que focam cada ponto em direções diferentes para capturar uma parte específica de uma cena. Jiang e seus colegas desenvolveram uma gama flexível de microlentes artificiais. “Cada microlente é feita de uma floresta de nanofios de silício”, explicou Jiang. Juntas, as microlentes proporcionam uma resolução ainda maior do que a lente líquida. A flexibilidade da matriz a torna adequada não só para as lentes de contato, mas para outros usos potenciais. Envolva-a em torno de um escopo cirúrgico laparoscópico e você tem uma visão de alta resolução, em 360 graus, dentro do corpo de um paciente. Monte-a em um poste de luz e você pode ver a interseção ao redor de todos os lados.

A fim de mudar o foco, a lente de contato também terá de ser equipada com uma fonte de energia extremamente pequena e fina.

A solução de trabalho de Jiang: uma célula solar que colhe simultaneamente elétrons da luz solar, convertendo-os em eletricidade, e que também armazena energia dentro de uma rede de nanoestruturas. Ela funciona da mesma forma que um painel solar convencional, mas a adição de capacidade de armazenamento em um único dispositivo é nova, disse Jiang. O dispositivo ainda precisa de ajustes, mas a equipe está otimista de que ele vai ser poderoso o suficiente para conduzir a lente ainda muito pequena a caber no espaço disponível.

Um protótipo para testes clínicos ainda pode demorar de cinco a 10 anos para sair, disse Jiang. Uma vez que esteja disponível, no entanto, ele não pode custar muito mais do que as lentes de contato convencionais. “Há um enorme mercado para isso e com a produção em massa, o custo não deverá ser uma barreira”, disse ele.

Fonte: Medical News Today

Deixe uma resposta