Исследователи из Института Терасаки в Лос-Анджелесе разработали прототип контактных линз, которые смогут производить забор слезы в диагностическим целях и предотвратить синдром сухого глаза.
Контактные линзы давно используются для коррекции зрения, однако в последние годы они вызывают повышенный интерес среди разработчиков биосенсоров и устройств для оборонной промышленности и сферы развлечений. Слеза является жидкостью, которая ранее использовалась исключительно для диагностики состояния глаз. Однако учеными было доказано, что в ней содержатся маркёры, позволяющие диагностировать целый ряд заболеваний, таких как диабет, болезнь Альцгеймера или Паркинсона, а также муковисцидоз.
Использование слезной жидкости для диагностики состояния организма имеет ряд преимуществ. Она стерильна, легко доступна и слабо подвержена разрушительному воздействию, возникающему при изменении температуры, скорости испарения или секреции жидкости. Помимо этого, уровень биомаркеров в слёзной жидкости схож с тем, который обнаруживается в крови.
Однако несмотря на то, что сбор образцов слезы является неинвазивным, регулярные процедуры, сопровождающиеся получением слезной жидкости, могут вызывать у пациентов дискомфорт. Решить эту проблему позволят контактные линзы с биосенсорами.
Для создания таких линз исследователи Института Терасаки оптимизировали состав гидрогеля, используемого для изготовления коммерческих контактных линз. Были улучшены эластичные свойства и появилась возможность создания линз с гладким профилем поверхности. С помощью 3D-печати в гидрогеле были сформированы микроканалы для тока слезной жидкости.
Во время испытаний разработанного прототипа было обнаружено, что когда гидрогель подсыхает, то поток жидкости в каналах останавливался. Однако при приложении дополнительного ритмического давления поток возобновляется. Это подтвердило гипотезу о том, что моргание обеспечивает необходимое давление и дополнительную гидратацию за счет движения слезной жидкости в контактных линзах и, следовательно, в глазу.
«В дополнение к успешному изготовлению микроканалов в коммерческих гидрогелях для контактных линз, мы также обнаружили, что давление при моргании может способствовать обмену слезы в линзе через эти микроканалы», – говорит исследователь Шиминг Чжан. «Это захватывающее открытие, поскольку оно открывает возможность для линз быть средством предотвращения синдрома сухого глаза, состояния, которое обычно встречается у тех, кто носит контактные линзы. Мы стремимся разработать запатентованную контактную линзу, которая активно лечит это заболевание, усиливая отток слезы в глазу».
В изготовленной учеными линзе уже имеются камеры для тестирования слезой жидкости, в которых колориметрические и электрохимические тесты позволят определить уровень pH и содержание натрия.
«Производство успешного прототипа, описанного здесь, и продолжающиеся усилия по совершенствованию его возможностей знаменуют собой значительный прогресс в области биосенсорных контактных линз», – говорит Али Хадемхоссейни, доктор философии, директор и генеральный директор Института Терасаки. «Такая инновационная работа хорошо вписывается в миссию нашего института по созданию решений, восстанавливающих или улучшающих здоровье людей».
