Устройство человеческого глаза подсказало технологию производства имплантируемых линз
Работа учёных из , и основана на использовании GRIN, или попросту , изучающей оптические свойства материалов, показатель преломления которых изменяется в зависимости от координат. В градиентной оптике световые лучи, проходя через линзу или любой другой прозрачный материал (даже неравномерно нагретый воздух), отражаются (или изгибаются) в различной степени на разных участках материала.
Искусственная GRID-линза, способная заменить хрусталик глаза: а и d — вид спереди и сзади; b/c и e/f — геометрический профиль обеих сторон. (Иллюстрация Optics Express.)
Как ни странно, но человеческий глаз не классическая линза, он не похож на ту оптику, что применяется в микроскопах или телескопах; зато это самая настоящая GRIN-линза. Несмотря на кажущуюся сложность такого подхода, именно GRIN позволяет контролировать распространение световых лучей внутри глаза без создания громоздкой и сложной оптической системы. Это и попытались воспроизвести при разработке более «естественных» глазных линз герои нашей заметки.
Повторяя природу, учёные построили свою линзу методом поочерёдного нанесения тысяч наноразмерных слоёв, каждый из которых обладал несколько иными оптическими свойствами. Так и получилась линза, постепенно меняющая показатель преломления. Для нанесения самих слоёв использовался традиционный метод создания многослойных структур — мультислойная : несколько тысяч нанослоёв выдавливаются одновременно, формируя единую плёнку, затем несколько таких плёнок укладываются в стек. Технология позволяет каждому слою иметь уникальный показатель преломления, а также предполагает создание любой послойной комбинации наноплёнок. В итоге, кроме самой линзы, удалось продемонстрировать ещё и простоту изготовления сложных GRIN-устройств, получить которые иными методами до сих пор не удавалось.
По словам учёных, важнейшее преимущество GRIN-линз заключается в возможности создания гораздо более миниатюрных имплантируемых линз или других медицинских визуализирующих приборов (типа эндоскопов). Хочется верить, что получение настоящей копии линзы человеческого глаза — лишь первый этап, демонстрирующий преимущества новой нанотехнологичной линзы. Теперь придётся решать возможные проблемы с биосовместимостью используемого полимера. Кроме того, во внимание должны быть приняты и некоторые физические параметры, такие как деформируемость материала.
Новые светособирающие пластиковые GRID-линзы в 3,5 раза мощнее стеклянных. Каждая состоит из 200 плёнок, образованных 4 000 коэкструзированных нанослоёв (итого — 800 000 нанослоёв). (Фото Michael Ponting.)
Нынешние внутриглазные искусственные линзы, которые применяются, например, при лечении катаракты, при фокусировании светового потока в определённом месте сетчатки полагаются только на свою форму — подобно тому, как это принято при производстве контактных линз и очков. И это приводит к посредственным результатам, кои, конечно, лучше слепоты, но и только. Замена GRIN-хрусталика на классическую внутриглазную линзу чревата возникновением аберраций и других нежелательных оптических эффектов.
Подробности создания новой GRIN-линзы можно найти в журнале .
Подготовлено по материалам .
