O futuro da visão: cientistas desenvolvem córnea flexível

Por Universidade Tecnológica de Nanyang 28 de agosto de 2023

O professor associado Lee Seok Woo, da Escola de Engenharia Elétrica e Eletrônica (EEE) da NTU, segura a bateria flexível que é tão fina quanto uma córnea humana. Crédito: NTU Cingapura

Pesquisadores da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura (NTU Cingapura), criaram uma bateria flexível que é tão fina quanto uma córnea humana. Este inovador dispositivo de armazenamento de energia carrega-se quando submerso numa solução salina e tem potencial para alimentar lentes de contacto inteligentes no futuro.

Lentes de contato inteligentes são lentes de contato de alta tecnologia capazes de exibir informações visíveis em nossas córneas e podem ser usadas para acessar realidade aumentada. Os usos atuais incluem ajudar a corrigir a visão, monitorar a saúde dos usuários e sinalizar e tratar doenças para pessoas com problemas crônicos de saúde, como diabetes e glaucoma. No futuro, lentes de contacto inteligentes poderão ser desenvolvidas para gravar e transmitir tudo o que o utilizador vê e ouve para armazenamento de dados baseado na nuvem.

No entanto, para alcançar este potencial futuro, é necessário desenvolver uma bateria segura e adequada para alimentá-los. As baterias recarregáveis ​​existentes dependem de fios ou bobinas de indução que contêm metal e são inadequadas para uso ao olho humano, pois são desconfortáveis ​​e apresentam riscos ao usuário.

A bateria desenvolvida pela NTU é feita de materiais biocompatíveis e não contém fios ou metais pesados ​​tóxicos, como os das baterias de íons de lítio ou dos sistemas de carregamento sem fio. Possui um revestimento à base de glicose que reage com os íons sódio e cloreto da solução salina que o rodeia, enquanto a água contida na bateria serve como 'fio' ou 'circuito' para a geração de eletricidade.

A bateria também poderia ser alimentada por lágrimas humanas, pois contêm íons sódio e potássio, em menor concentração. Testando a bateria atual com uma solução de ruptura simulada, os pesquisadores mostraram que a vida útil da bateria seria estendida em mais uma hora para cada ciclo de uso de doze horas em que fosse usada. A bateria também pode ser carregada convencionalmente por uma fonte de alimentação externa.

Assoc Prof Lee e a co-autora do estudo, Miss Li Zongkang, Ph.D. aluno da EEE da NTU, apresentando a bateria. Crédito: NTU Cingapura

O professor associado Lee Seok Woo, da Escola de Engenharia Elétrica e Eletrônica (EEE) da NTU, que liderou o estudo, disse: “Esta pesquisa começou com uma pergunta simples: as baterias das lentes de contato poderiam ser recarregadas com nossas lágrimas? Houve exemplos semelhantes de baterias autocarregáveis, como aquelas para tecnologia vestível que são alimentadas pela transpiração humana.

“No entanto, as técnicas anteriores para baterias de lentes não eram perfeitas, pois um lado do eletrodo da bateria estava carregado e o outro não. Nossa abordagem pode carregar ambos os eletrodos de uma bateria por meio de uma combinação única de reação enzimática e reação de auto-redução. Além do mecanismo de carregamento, ele depende apenas de glicose e água para gerar eletricidade, ambos seguros para os seres humanos e seriam menos prejudiciais ao meio ambiente quando descartados, em comparação com as baterias convencionais.”

O co-autor, Dr. Yun Jeonghun, pesquisador da EEE da NTU, disse: “O sistema de carregamento de bateria mais comum para lentes de contato inteligentes requer eletrodos de metal nas lentes, que são prejudiciais se forem expostos ao olho humano nu. Enquanto isso, outro modo de alimentar lentes, o carregamento por indução, requer que uma bobina esteja na lente para transmitir energia, como uma base de carregamento sem fio para um smartphone. Nossa bateria baseada em lágrimas elimina as duas preocupações potenciais que esses dois métodos representam, ao mesmo tempo que libera espaço para mais inovações no desenvolvimento de lentes de contato inteligentes.”

Highlighting the significance of the work done by the research team, NTU School of Mechanical & Aerospace Engineering Associate Professor Murukeshan Vadakke Matham, who specializes in biomedical and nanoscaleThe nanoscale refers to a length scale that is extremely small, typically on the order of nanometers (nm), which is one billionth of a meter. At this scale, materials and systems exhibit unique properties and behaviors that are different from those observed at larger length scales. The prefix "nano-" is derived from the Greek word "nanos," which means "dwarf" or "very small." Nanoscale phenomena are relevant to many fields, including materials science, chemistry, biology, and physics." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"nanoscale optics and was not involved in the study, said: “As this battery is based on glucose oxidase, which occurs naturally in humans and powered by chloride and sodium ions, such as those in our tears, they should be compatible and suitable for human usage. Besides that, the smart contact lenses industry has been looking for a thin, biocompatible battery that does not contain heavy metals, and this invention could help further their development to meet some unmet needs of the industry.”/p>