211service.com
Contactlenzen die reageren op licht
Zonnebrillen die automatisch donker worden als reactie op fel zonlicht, zijn al 40 jaar beschikbaar voor brillen. Maar het is een uitdaging gebleken om deze flexibiliteit aan te passen aan contactlenzen. Nu hebben onderzoekers in Singapore UV-gevoelige of meekleurende lenzen ontwikkeld die donkerder worden wanneer ze worden blootgesteld aan ultraviolet licht, de ogen beschermen tegen de schadelijke stralen van de zon en weer normaal worden bij afwezigheid van UV.
Het licht zien: Een nieuwe contactlenstechnologie reageert op UV-licht. De contactlens aan de linkerkant (blauw) bevat fotochrome kleurstoffen die de lens donkerder maken in aanwezigheid van UV-licht. De contactlens rechts (transparant) bevat geen kleurstoffen.
De sleutel is een nieuw polymeer dat is doorspekt met een ingewikkeld netwerk van tunnels van nanogrootte die met kleurstoffen kunnen worden gevuld. Eerste studies hebben aangetoond dat de technologie sneller presteert dan de lichtgevoelige zonnebrillen die momenteel op de markt zijn, zegt Jackie Ying, directeur van de Instituut voor Bio-engineering en Nanotechnologie (IBN) in Singapore, en ontwikkelaar van de lenzen. Het onderzoek maakt deel uit van een bredere inspanning van IBN om nieuwe materialen voor contactlenzen te ontwikkelen die medicijnen kunnen verstrekken en ziekten kunnen diagnosticeren.
Conventionele lichtgevoelige zonnebrillen zijn gecoat met miljoenen moleculen fotochrome kleurstoffen, die transparant zijn als ze niet in de zon staan. Deze moleculen veranderen van vorm wanneer UV-licht invalt, waardoor ze UV-licht kunnen absorberen en de lens donkerder maken. Wanneer UV-licht verdwijnt, veranderen de moleculen terug naar hun oorspronkelijke vorm en transparant uiterlijk.
Er zijn maar weinig eerdere pogingen gedaan om lichtgevoelige contactlenzen te ontwerpen, voornamelijk omdat het moeilijk is om kleurstofcoatings gelijkmatig aan te brengen op het delicate, zachte oppervlak van een contactlens. Ying en haar collega's hebben dit omzeild door een contactlens te ontwikkelen die kleurstoffen uniform door het materiaal insluit. Door deze aanpak konden ze meer kleurstofmoleculen in het materiaal stoppen, zegt Ying, waardoor de contactlens gevoeliger is voor licht en dus sneller reageert.
Onderzoekers creëerden het sponsachtige nanostructuurmateriaal door specifieke combinaties van water, een olie-oplossing met monomeren die gewoonlijk in contactlenzen worden gebruikt, en een nieuwe oppervlakteactieve stof te mengen - een verbinding die vermenging tussen water en olie-oplossingen bevordert. Het resulterende materiaal is bezaaid met kleine poriën en tunnels, die kunnen worden geladen met middelen zoals UV-gevoelige kleurstoffen.
De poreuze structuur van het lensmateriaal biedt een flexibele omgeving voor kleurstoffen om te transformeren van donker naar licht en weer terug, zegt Edwin Chow, teamleider en senior onderzoekswetenschapper bij IBN. Als het polymeer te stijf is, zit de kleurstof vast en kan deze niet transformeren, zegt Chow. Deze poriestructuur en polymeer geven de beste omgeving voor kleurstoffen om snel te reageren.
Snelheidsprestaties zijn cruciaal voor meekleurende brillen, met name voor het aanpassen van hoge naar lage lichtniveaus. Als je auto plotseling een tunnel inrijdt, is de hoeveelheid licht erg zwak, dus je lenzen moeten onmiddellijk weer transformeren, zegt Chow. Hoewel dit met een zonnebril minuten kan duren, zegt hij, is onze reactietijd 10 tot 20 seconden.
Het team maakt zich op om de meekleurende contactlenzen bij dieren te testen. De onderzoekers hebben het lensmateriaal, zonder kleurstoffen, al getest op konijnen en hebben vastgesteld dat het biocompatibel is. Ying zegt dat de grootste zorg bij dierproeven is om te zien of de kleurstoffen met succes in de lenzen zitten of dat ze eruit lekken.
Bovendien zullen onderzoekers werken om de kleurstoffen zo te concentreren dat ze alleen het hoornvliesgebied van het oog bedekken, om het meeste UV-licht te blokkeren. De lenzen hebben nu kleurstoffen die overal zijn verdeeld en zouden de hele iris van een drager donkerder maken - een mogelijk verontrustend effect.
Het instituut heeft een spin-off opgericht, iNano Pte Ltd., om de technologie te commercialiseren. Het zal zich in eerste instantie richten op markten in Japan en Korea. Ying schat dat meekleurende contactlenzen binnen een jaar in de handel verkrijgbaar zullen zijn.
Jan Bergmanson, directeur van de Texas Eye onderzoeks- en technologiecentrum in Houston, zegt dat atleten het meest kunnen profiteren van dergelijke contactlenzen. Als je een tennisser bent en veel transpireert, kan transpiratie op een zonnebril een afleiding zijn, zegt hij. Als u [meekleurende] contactlenzen had, zou u niet met dit dilemma te maken hebben. Dus dit kan een markt hebben als sportieve lens.
Ondertussen onderzoekt Ying andere toepassingen voor het fotochrome materiaal, bijvoorbeeld als UV-gevoelige tinting voor ramen en voorruiten, of als een goedkoper coatingalternatief voor zonnebrillen.
Zonnebrillen coaten met fotochrome kleurstoffen is een moeizaam proces waarbij de bril honderden keren wordt gecoat en verwarmd om een mooie, uniforme coating te krijgen, zegt Ying. In plaats daarvan kunnen we een bril één keer met ons materiaal bedekken, en het zou precies hetzelfde moeten werken.