211service.com
Kontaktlinser som svarar på ljus
Solglasögon som mörknar automatiskt som svar på starkt solljus har varit tillgängliga för glasögon i 40 år. Men att anpassa denna flexibilitet till kontaktlinser har visat sig vara utmanande. Nu har forskare i Singapore utvecklat UV-känsliga, eller fotokroma, linser som mörknar när de utsätts för ultraviolett ljus, skyddar ögonen mot solens skadliga strålar och återgår till det normala i UV-frånvaro.
Att se ljuset: En ny kontaktlinsteknik reagerar på UV-ljus. Kontaktlinsen till vänster (blå) innehåller fotokroma färgämnen som gör linsen mörkare i närvaro av UV-ljus. Kontaktlinsen till höger (klar) innehåller inga färgämnen.
Nyckeln är en ny polymer spetsad med ett invecklat nätverk av tunnlar i nanostorlek som kan fyllas med färgämnen. Inledande studier har visat att tekniken presterar snabbare än de ljuskänsliga solglasögonen på marknaden idag, säger Jackie Ying, chef för Institutet för bioteknik och nanoteknik (IBN) i Singapore, och utvecklare av linserna. Forskningen är en del av en bredare satsning på IBN för att utveckla nya material för kontaktlinser som kan dispensera läkemedel och diagnostisera sjukdomar.
Konventionella ljuskänsliga solglasögon är belagda med miljontals molekyler av fotokroma färgämnen, som är genomskinliga när de inte är i solen. Dessa molekyler ändrar form när UV-ljus träffar, vilket gör att de kan absorbera UV-ljus och utlöser att linsen mörknar. När UV-ljus försvinner ändras molekylerna tillbaka till sin ursprungliga form och genomskinliga utseende.
Få tidigare försök har gjorts för att designa ljuskänsliga kontaktlinser, till stor del för att det är svårt att applicera färgbeläggningar jämnt på den ömtåliga, mjuka ytan av en kontaktlins. Ying och hennes kollegor kom runt detta genom att utveckla en kontaktlins som bäddar in färgämnen jämnt i materialet. Detta tillvägagångssätt gjorde det möjligt för dem att packa in fler färgämnesmolekyler i materialet, säger Ying, vilket gav kontaktlinsen större känslighet för ljus och därmed ett snabbare svar.
Forskare skapade det svampiga nanostrukturmaterialet genom att blanda specifika kombinationer av vatten, en oljelösning med monomerer som vanligtvis används i kontaktlinser och ett nytt ytaktivt ämne - en förening som uppmuntrar blandning mellan vatten och oljelösningar. Det resulterande materialet är översållat med små porer och tunnlar, som kan laddas med medel som UV-känsliga färgämnen.
Linsmaterialets porösa struktur ger en flexibel miljö för färgämnen att förvandlas från mörka till ljusa och tillbaka igen, säger Edwin Chow, teamledare och senior forskare vid IBN. Om polymeren är för styv sitter färgen fast och kan inte omvandlas, säger Chow. Denna porstruktur och polymer råkar ge den bästa miljön för färgämnen att reagera snabbt.
Hastighetsprestanda är avgörande för fotokromatiska glasögon, särskilt för att justera från höga till låga ljusnivåer. När din bil plötsligt går in i en tunnel är ljusmängden väldigt svag, så du behöver dina linser för att omedelbart förvandlas tillbaka, säger Chow. Även om det här kan ta minuter med solglasögon, säger han, vår svarstid är 10 till 20 sekunder.
Teamet gör sig redo att testa de fotokromatiska kontaktlinserna på djur. Forskarna har redan testat linsmaterialet, utan färgämnen, på kaniner och har fastställt att det är biokompatibelt. Ying säger att det främsta problemet i djurförsök är att se om färgämnena är framgångsrika i linserna eller om de läcker ut.
Dessutom kommer forskare att arbeta för att fokusera färgämnena så att de bara täcker ögats hornhinna, för att blockera ut mest UV-ljus. Linserna har nu färgämnen fördelade överallt och skulle göra en bärares hela iris mörkare – en potentiellt oroande effekt.
Institutet har skapat en spin-off, iNano Pte Ltd., för att kommersialisera tekniken. Det kommer initialt att rikta sig till marknader i Japan och Korea. Ying uppskattar att fotokroma kontaktlinser kommer att finnas kommersiellt tillgängliga inom ett år.
Jan Bergmanson, direktör för Texas Eye Research and Technology Center i Houston, säger idrottare kan dra mest nytta av sådana kontaktlinser. Om du är en tennisspelare, och du svettas mycket, kan svett på solglasögon vara en distraktion, säger han. Om du hade [fotokroma] kontaktlinser, skulle du inte behöva ta itu med detta dilemma. Så det här kan ha en marknad som ett sportigt objektiv.
Under tiden undersöker Ying andra applikationer för det fotokroma materialet, till exempel som UV-känslig toning för fönster och vindrutor, eller som ett billigare beläggningsalternativ för solglasögon.
Att belägga solglasögon med fotokromatiska färgämnen är en tråkig process som involverar beläggning och uppvärmning av glasen hundratals gånger för att få en snygg, enhetlig beläggning, säger Ying. Istället kan vi belägga glasögon en gång med vårt material, och det ska fungera likadant.