Mowa o specjalnej soczewce „miecz świetlny”, której historia rozpoczęła się jeszcze w ubiegłym wieku. Dzisiejsi profesorowie Andrzej Kołodziejczyk, Maciej Sypek i Zbigniew Jaroszewicz badali wówczas elementy dyfrakcyjne formujące nietypowe rozkłady światła i wpadli na pomysł zaprojektowania takich struktur, które będą je uginać w odcinek przypominający ostrze miecza. Inspirację zaczerpnęli z trylogii George’a Lucasa — w opublikowanej w 1990 r. pracy (której współautorem był również Salvador Bará z Uniwersytetu w Santiago de Comspostela) po raz pierwszy wprowadzili do literatury naukowej pojęcie miecza świetlnego.

Nowinka nabiera wagi

W przeciwieństwie do zwykłych soczewek „miecz świetlny” (Light Sword Lens) skupia światło w odcinek w pewnym zakresie odległości, tworząc swoistą klingę. Badacze przez dekadę traktowali ten element jako ciekawostkę. — Aż do czasu, gdy w ramach pracy magisterskiej dostaliśmy zadanie zbadania możliwości obrazowania za pomocą trzech struktur: tak zwanego pawiego oka, aksikonów i miecza świetlnego właśnie — wspomina dr inż. Krzysztof Petelczyc z Zakładu Optyki i Fotoniki. W toku prac okazało się, że to soczewka „miecz świetlny” daje nadzieje na uzyskanie wysokiej jakości obrazowania ze zwiększoną głębią ostrości.

Dalsze badania skupiły się na konkretnym zastosowaniu soczewki, jakim jest korekcja starczowzroczności — schorzenia, w którym oko traci zdolności akomodacyjne. Człowiek rodzi się z akomodacją na poziomie 11 dioptrii, każdego roku „ubywają” średnio dwie dziesiąte dioptrii. Oznacza to, że dziecko może skupić wzrok na przedmiotach w odległości nawet 10 cm, a zaraz potem z powodzeniem oglądać przedmioty położone w dowolnej, większej odległości. Z wiekiem ta minimalna odległość widzenia, czyli bliż wzrokowa, coraz bardziej się od nas oddala. I choć po pięćdziesiątym roku życia tempo tych zmian zdecydowanie zwalnia, na jeden problem nakłada się drugi, pod postacią zaćmy.

W zniwelowaniu przeszkód dla wyraźnego widzenia pomóc miałaby właśnie soczewka, która, dzięki swojej nietypowej geometrii, umożliwiałaby ostre widzenie z każdej odległości – czy to podczas czytania książki , rozmowy twarzą w twarz z przyjaciółmi, czy też w trakcie podziwiania górskich krajobrazów. Zanim jednak uda się wcielić taką ideę w życie, potrzebne są badania wykraczające poza możliwości laboratorium optycznego.

Obiecujące wyniki współpracy

– Potrzebowaliśmy kontaktu z ośrodkiem, który pomógłby nam wzbogacić badania wiedzą medyczną. Tak zaczęła się kooperacja z Wojskowym Instytutem Medycznym. Dzięki niej udało się podjąć pierwszą próbę badania przedklinicznego – mówi dr Petelczyc. – Prototyp miecza świetlnego z plastiku zaaplikowaliśmy w formie okularów zbliżonych do źrenicy. Formalnie nie jest to poprawny sposób aplikacji miecza, który może działać tylko jako soczewka kontaktowa albo implant wewnątrzgałkowy zastępujący naturalną soczewkę oka po operacji zaćmy. Do tego potrzebujemy jednak miecza świetlnego z materiału biokompatybilnego, od którego zaczęlibyśmy badania kliniczne, potem dopiero możemy myśleć o docelowej formie, czyli implancie wewnątrzgałkowym – podsumowuje nasz badacz.

Ważnym etapem rozwoju badań było także nawiązanie przez zespół dr. Petelczyca współpracy z Działem Badań i Analiz (DBA) Centrum Zarządzania Innowacjami i Transferem Technologii PW. To tam nasi badacze uzyskali wsparcie w zakresie metod psychologii i socjologii niezbędnych do skutecznego pomiaru ludzkich wrażeń. Stworzone wspólnie przez DBA i Wydział Fizyki Laboratorium Badań Percepcyjnych w połączeniu z zespołem Wojskowego Instytutu Medycznego tworzy potencjał gotowy do podjęcia wyzwania przeprowadzenia badań klinicznych i komercjalizacji opracowanych rozwiązań.

Testy na modelu sztucznego oka wykazały, że w porównaniu z dostępnymi obecnie na rynku nowoczesnymi implantami wewnątrzgałkowymi rozwiązanie z Wydziału Fizyki zapewnia bardziej jednorodne, a przez to komfortowe widzenie. Na potwierdzenie tych obserwacji musimy jeszcze poczekać do czasu powstania wszczepialnego implantu.

O wyjątkowej soczewce, Laboratorium Badań Percepcyjnych i naukowej misji można przeczytać w rozmowie z dr. inż. Krzysztofem Petelczycem przeprowadzonej w ramach podsumowania projektu Społeczna Odpowiedzialność Nauki.