El indio: La clave en la próxima generación de ojos biónicos

La soldadura es omnipresente en los productos médicos implantables, tanto en los marcapasos como en los implantes cocleares, las baterías, componentes y placas de circuitos se mantienen unidos con las pastas,preformas, alambre, esferasy fundente de Indium Corporation. Pero un elemento es la clave para desbloquear el potencial futuro de una prótesis específica.

En la novela de 1972 Cyborg, el piloto de pruebas Steve Austin recibe prótesis mecánicas para reemplazar partes de su cuerpo destruidas en un accidente. Dos años más tarde, la historia ficticia fue adaptada a la pantalla chica por ABC television como la serie “El hombre nuclear (El hombre de los 6 millones de dólares)”. [Hoy en día Steve sería el hombre de los 34 millones de dólares si ajustamos a la inflación]. Entre sus prótesis se encuentran un brazo biónico con fuerza/destreza sobrehumana y se reemplaza el ojo izquierdo por uno extraíble que alberga una cámara en miniatura.

Aunque el libro, la serie de televisión y las películas posteriores fueron obras de ficción, las partes corporales biónicas han existido durante décadas. Como ejemplo, en la década de 1970, el profesor del MIT y pionero de la inteligencia artificial Marvin Minsky creó un brazo mecánico con 14 articulaciones, tres codos, controlado por computadora y musculado hidráulicamente. Marvin creía que la adquisición de información sensorial de alta calidad algún día alcanzaría una etapa en la que los sistemas robóticos teleoperados avanzados "se sentirían y funcionarían tan bien como nuestras propias manos, con los que no notaremos ninguna diferencia significativa". Pero los implantes oculares biónicos, (incluso aquellos con objetivos básicos de visión), apenas se desarrollaron recientemente.

El primer ojo biónico, el sistema de prótesis retinal Argus II de Second Sight Medical Products, no fue aprobado por la FDA hasta 2013. Las imágenes de la cámara de video del Argus se transforman en datos electrónicos y se envían a una prótesis retinal implantada. Ese sistema solo contiene 60 píxeles en blanco y negro. Pasamos al día de hoy, y los investigadores del Instituto de Tecnología de Harbin en China y la Universidad de Northumbria de Inglaterra puede que hallan descifrado el código de una de las barreras significativas para avanzar en la tecnología ocular biónica: reducir el consumo de energía.

La biomimétrica  es el estudio de la naturaleza y los fenómenos naturales, la idea es encontrar soluciones a problemas científicos, de ingeniería y de medicina en el mundo natural. Los ojos biomiméticos, que tienen excelentes capacidades de imagen (por ejemplo, grandes campos de visión, bajas aberraciones), han mostrado un gran potencial en los campos de las prótesis visuales y de la robótica. Sin embargo, el desarrollo de la tecnología ha progresado lentamente debido a que los requisitos de procesamiento consumen una gran cantidad de energía. ¿Cuál es la clave para reducir este consumo de energía? El indio.

Cuando un dispositivo sináptico artificial está recubierto con una capa de indio mejorada por inyección de electrones, la conductividad eléctrica aumenta y el consumo de energía cae ostensiblemente. En comparación con las sinapsis ópticas artificiales actuales, este dispositivo logra un consumo de energía ultrabajo de 68,9 aJ por pico, varios cientos de veces menor.

Todavía hay otros problemas a los que se enfrenta el avance de los ojos biomiméticos, incluida la rigidez de los materiales actualmente disponibles y las complejas estructuras de los dispositivos. Obtener información de alta resolución del ojo a la corteza visual requerirá una sinergia perfecta entre el poder de procesamiento y los avances tecnológicos que probablemente aún estén a décadas de distancia. Pero el importante papel del indio en la reducción del consumo de energía de estos dispositivos está inspirando nuevas investigaciones sobre futuros sistemas de visión artificial.

Steve Austin que solo tenía su cámara en miniatura probablemente estaría bastante celoso.

Escrito por el especialista de MarCom, Christian Vischi, con contribuciones del gerente de evaluación de tecnología David Socha.

Bibliografía:

Hu, Yunxia, et al. "Ultralow Power Optical Synapses Based on MoS₂ Layers by Indium-Induced Surface Charge Doping for Biomimetic Eyes.". Advanced Materials. 16 de octubre de 2021. DOI: 10.1002/adma.202104960