仿生眼原型(圖:University of Minnesota, McAlpine Group)

明尼蘇達大學(University of Minnesota)的一個研究團隊首次在一個半球體表面上完整 3D 列印出一組光受器。此研究是往創造出「仿生眼」的重要一步,未來有望幫助盲人重見光明或使近視的人看得更清楚。

3D 列印

明尼蘇達大學機械工程學系邁克爾·麥卡皮尼教授(Michael McAlpine)表示:「仿生眼通常被認為只出現在科幻小說,但藉由使用多材料 3D 列印技術,我們越來越接近研發出真的仿生眼。」

研究人員成功在將電子元件列印在半球體的玻璃曲面上。他們使用客製的 3D 印表機,並使用帶有銀粒子的墨水。此墨水中的銀粒子分散良好,在滴到具有弧度的表面後不會沿著表面向下流動,而是保持在適當位置並均勻乾燥。研究人員接著使用半導體高分子材料印製將光轉成電能的光電二極體。整個過程約花費一個小時。

麥卡皮尼教授表示,他們完全以 3D 列印完成半導體陣列,將光轉換成電力的效能達到 25%,這實在令人驚訝。麥卡皮尼教授提到:「距離我們能規律印出可靠的主動電子元件還有很長的路要走,但我們的 3D 列印半導體展現的效率,已經能媲美微加工設施製造的半導體設備。此外,我們可以輕易地在有弧度的表面上印出半導體設備,但他們不能。」

製造仿生器官

麥卡皮尼教授的團隊致力於研究將 3D 列印技術、電子學及生物學結合於單一平台上。幾年前,他們就以印出「仿生耳」而獲得國際矚目。自那時開始,他們還接著以 3D 列印技術製造出可用於外科手術的人工器官、可作為「仿生皮膚」的電子纖維、直接置於移動手臂上的電子零件,以及可幫助脊髓損傷患者重獲某些功能的細胞及支架。

麥卡皮尼教授表示:「我的母親一隻眼睛失明,而每當我談論到我的工作時,她都會問我何時要幫她印出一隻仿生眼。因此,驅使我創造出仿生眼的動力某部分是出於個人理由。接著,我們要創造出一個具有更多光受器,比目前這顆眼睛更有效率的原型。此外,我們也想要找出一個可以在柔軟的半球狀材料上列印半導體的方法,這種材料可以植入真的眼球中。」

參考資料:

  1. News & Events, (2018, Aug 28). Research Brief: Researchers 3D print prototype for ‘bionic eye’. University of Minnesota
  2. Park, S. H. et al., (2018, Aug 28). 3D Printed Polymer Photodetectors. DOI: 10.1002/advs.201803980
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