Aprovechando de la mejor manera la poca luz que hay en los ríos lodosos donde nada, el pez nariz de elefante sobrevive siendo capaz de encontrar depredadores entre el estiércol mediante la singular forma de su retina.
En un nuevo estudio, investigadores observaron la estructura retinal del pez para diseñar un lente de contacto que pueda ajustar su foco. Imaginemos un lente de contacto que pueda autoenfocarse en milisegundos. Eso podría cambiar la vida de la gente con prebicia, el endurecimiento del cristalino que hace que sea difícil enfocar objetos cercanos.
La presbicia afecta a la quinta parte de los habitantes del planeta, la mitad de los cuales no tienen la corrección adecuada, dijo el director del proyecto, Doctor Hongrui Jiang, de la Universidad de Wisconsin. Y mientras los lentes, lentes de contacto convencionales y cirugía refractiva permiten alguna mejora, todas estas opciones incluyen la pérdida de contraste y sensibilidad así como dificultad con la visión nocturna.
La idea de Jiang es diseñar lentes de contacto que constantemente se ajusten en armonía con la propia córnea y el cristalino para recuperar la visión de una persona joven.
El proyecto necesita superar varios retos de ingeniería como circuitos electrónicos en miniatura que ajusten la forma del lente, además de crear una fuente de poder, todo incrustado en un lentes flexible y suave que se adapte al ojo.
En su último estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, Jiang y su equipo se enfocaron en un diseño para los sensores de imagen. “El sensor debe ser extremadamente pequeño y capaz de captar imágenes bajo condiciones de poca luz, así que necesita ser exquisitamente sensible a la luz,” dijo Jiang.
El equipo se inspiró en la retina del pez nariz de elefante, que tiene una serie de estructuras con forma de taza con paredes reflejantes. Este diseño ayuda a recolectar la luz e intensificar las longitudes de onda particulares necesarias para que el pez vea.
Tomando la idea de la naturaleza, los investigadores crearon un aparato que contiene miles de recolectores de luz muy pequeños, que son como dedos de cristal, dentro de los cuales hay copas cubiertas de aluminio reflejante. La luz llega a estos dedos y se enfoca en las paredes reflejantes. Jiang y su equipo probaron la habilidad de este aparato para mejorar las imágenes capturadas en un modelo de ojo mecánico diseñado en el laboratorio.
En estudios separados, los investigadores han diseñado y probado un par de diferentes alternativas para el material de los lentes de contacto. Para una formaron un lente líquido a partir de una gota de aceite de silicón y agua, que no se mezclarán. La gota permanece en una cámara sobre una plataforma flexible, mientras un par de electrodos produce un campo eléctrico que modifica la tensión superficial de cada líquido de manera diferente, resultando en fuerzas que presionan la gota a diferentes longitudes focales. El lente es capaz de enfocar objetos tan pequeños como 20 micrómetros, apenas el ancho de un cabello humano.
También desarrollaron otro tipo de lente inspirado en los ojos compuestos de los insectos y otros artrópodos. Los ojos de los insectos contienen miles de microlentes individuales que apuntan a diferentes direccions para capturar una parte específica de la escena. . Jiang y sus colegas desarrollaron un arreglo flexible de microlentes individuales. “Cada microlente está hecho de una selva de nanocables de silicio,” explicó Jiang. Juntos, los microlentes proporcionan incluso mejor resolución que el lente líquido. La flexibilidad del arreglo los hace no solo adecuado para los lentes del contacto, sino para otros usos potenciales. Si se envuelve alrededor del lente de equipo quirúrgico laparoscópico se tendría una imagen de alta resolución de 360 grados del interior del cuerpo del paciente.
Para cambiar su enfoque el lente de contacto necesitará estar equipado con una fuente de poder extremadamente pequeña. Por eso el Dr. Jiang está trabajando en una solución: una celda solar que simultáneamente recoja electrones de la luz del sol, convirtiéndolos en electricidad, y almacene energía en una red de nanoestructuras. Esto se parece mucho a lo que hacen las celdas solares convencionales, pero la capacidad añadida de almacenaje en un solo aparato es novedoso, dijo Jiang.
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