Das menschliche Sehvermögen ist ein komplexes System, das leider auch viel Raum für potenzielle Schäden bietet. Für Beeinträchtigungen des Hörvermögens gibt es bereits ein sogenanntes Cochlear Implantat, das Sprache und Geräusche in kodierte, elektrische Impulse umwandelt. Die elektrischen Signale stimulieren das Gehirn, das den Vorgang als akustisches Ereignis interpretieren kann. Eine vergleichbare Lösung für Probleme mit dem Sehen gab es bisher noch nicht. Das könnte sich dank der Arbeit des UNSW-Ingenieurs Dr. Udo Roemer zukünftig ändern. Er untersucht, wie weitere Forscher weltweit, wie sich Solarzellen als Ersatz für geschädigte Fotorezeptoren im menschlichen Auge verwenden lassen.
Cochlear-Äquivalent für das Auge mithilfe von Solarzellen
Eine ähnliche Aufgabe wie dem Cochlear-Implantat könnte Solarzellen in der menschlichen Netzhaut zuteilwerden. Das einfallende Licht soll mit ihrer Hilfe in Elektrizität umgewandelt werden, um geschädigte Fotorezeptoren zu umgehen. Die visuellen Informationen könnten dann direkt an das Gehirn übertragen und von diesem interpretiert werden. Für viele Menschen mit Erkrankungen des Sehvermögens könnte diese Forschung bahnbrechendes erreichen. Allen voran Betroffenen mit einer Retinitis pigmentosa sowie einer altersbedingten Makuladegeneration, die langsam ihr Augenlicht verlieren, da die Fotorezeptoren im Zentrum des Auges einem Verfallsprozess unterliegen. Die winzigen Solarpanels wären dabei nicht auf Kabel oder Drähte im Auge angewiesen, sondern sollen sich eigenständig mit Strom versorgen. Dadurch umgeht der Ansatz die Notwendigkeit anderer biomedizinischer Implantate, Kabel durch das Auge zu führen. Eine komplizierte Prozedur, deren Umsetzung mehr potenzielle Risiken birgt.
Höhere Spannung wird benötigt
Anstatt auf Silizium setzt der Forscher für die besonderen Solarzellen auf Halbleitermaterialien wie Galliumarsenid und Galliumindiumphosphid. Beide Materialien sind bereits in der Solarindustrie bekannt, da sich mit ihnen effizientere Solarzellen herstellen lassen. Aus Kostengründen kommen sie jedoch seltener zum Einsatz als siliziumbasierte Solarzellen. Für die medizinischen Solarzellen eignen sich die Halbleitermaterialien wesentlich besser, da sie feinere Einstellungen ermöglichen. Zudem liefern sie eine höhere Spannung als übliche Solarzellen, was entscheidend für das Anwendungsgebiet ist. Um Fotorezeptoren so zu stimulieren, benötigt man daher drei Solarzellen, die man übereinander stapeln muss. Bisher ist es Dr. Roemer bereits gelungen, zwei der Solarzellen auf einer Fläche von etwa einem Quadratzentimeter übereinander zu bringen.
Um zum fertigen Prototypen zu gelangen, sind jedoch weitere Anpassungen an den Solarzellen erforderlich. Zunächst sollen die Pixel erstellt werden, die die Solarzellen für die Sichtbarkeit benötigen. Dafür müssen Rillen in die Oberfläche geätzt werden, die die einzelnen Segmente voneinander trennen. Nach bisherigen Schätzungen des UNSW-Ingenieurs sollen die einzelnen Pixel lediglich eine Größe von 50 Mikrometern erhalten. Das Endimplantat soll eine Größe von nur 2 mm² aufweisen. Dafür sind präzise Arbeiten an den geschichteten Solarzellen unerlässlich. Danach sei es laut Dr. Roemer nur noch ein kleiner Schritt, die drei Solarzellen übereinander zu schichten.
Solarzellen in Netzhaut werden allein nicht ausreichen
Ähnlich wie das Cochlear-Implantat aus einem externen Audioprozessor und dem Implantat zur Weiterleitung der Signale besteht, würden auch die Solarzellen in der Netzhaut nicht allein die Aufgabe bewältigen können. Laut Dr. Roemer wäre das Sonnenlicht allein nicht ausreichend, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Denkbar wäre, dass betroffene Menschen zukünftig eine Form von intelligenter Brille tragen müssten, die mit den Solarzellen zusammenarbeitet. An ihr läge es dann, das Signal des Sonnenlichts zu verstärken, damit es die nötige Intensität erreicht, um die Neuronen im Auge zu stimulieren.
