Kontaktlinser, der reagerer på lys

Solbriller, der bliver mørkere automatisk som reaktion på stærkt sollys, har været tilgængelige til briller i 40 år. Men det har vist sig at være udfordrende at tilpasse denne fleksibilitet til kontaktlinser. Nu har forskere i Singapore udviklet UV-responsive eller fotokromatiske linser, der bliver mørkere, når de udsættes for ultraviolet lys, beskytter øjnene mod solens skadelige stråler og vender tilbage til det normale i UV-fravær.

At se lyset: En ny kontaktlinseteknologi reagerer på UV-lys. Kontaktlinsen til venstre (blå) indeholder fotokrome farvestoffer, der gør linsen mørkere i nærvær af UV-lys. Kontaktlinsen til højre (klar) indeholder ingen farvestoffer.

Nøglen er en ny polymer med et indviklet netværk af tunneler i nanostørrelse, der kan fyldes med farvestoffer. Indledende undersøgelser har vist, at teknologien yder hurtigere end de lysfølsomme solbriller på markedet i dag, siger Jackie Ying, direktør for Institut for Bioteknik og Nanoteknologi (IBN) i Singapore, og udvikler af linserne. Forskningen er en del af en bredere indsats hos IBN for at udvikle nye materialer til kontaktlinser, der kan dispensere medicin og diagnosticere sygdomme.

Konventionelle lysfølsomme solbriller er belagt med millioner af molekyler af fotokromiske farvestoffer, som er gennemsigtige, når de er ude af solen. Disse molekyler ændrer form, når UV-lys rammer, hvilket gør dem i stand til at absorbere UV-lys og udløser en mørkfarvning af linsen. Når UV-lys forsvinder, skifter molekylerne tilbage til deres oprindelige form og gennemsigtige udseende.

Der er gjort få tidligere forsøg på at designe lysfølsomme kontaktlinser, hovedsagelig fordi det er svært at påføre farvebelægninger ensartet på den sarte, bløde overflade af en kontaktlinse. Ying og hendes kolleger kom uden om dette ved at udvikle en kontaktlinse, der indlejrer farvestoffer ensartet i hele materialet. Denne tilgang tillod dem at pakke flere farvestofmolekyler ind i materialet, siger Ying, hvilket gav kontaktlinsen større følsomhed over for lys og dermed en hurtigere reaktion.

Forskere skabte det svampede nanostrukturmateriale ved at blande specifikke kombinationer af vand, en olieopløsning med monomerer, der almindeligvis anvendes i kontaktlinser, og et nyt overfladeaktivt stof - en forbindelse, der tilskynder til blanding mellem vand og olieopløsninger. Det resulterende materiale er besat med bittesmå porer og tunneler, som kan fyldes med midler som UV-følsomme farvestoffer.

Linsematerialets porøse struktur giver et fleksibelt miljø for farvestoffer til at transformere fra mørke til lyse og tilbage igen, siger Edwin Chow, teamleder og seniorforsker ved IBN. Hvis polymeren er for stiv, sidder farvestoffet fast og kan ikke transformeres, siger Chow. Denne porestruktur og polymer giver tilfældigvis det bedste miljø for farvestoffer til at reagere hurtigt.

Hastighedsydelse er afgørende for fotokromiske briller, især for justering fra høje til lave lysniveauer. Når din bil pludselig går ind i en tunnel, er mængden af ​​lys meget svag, så du har brug for, at dine linser transformerer tilbage med det samme, siger Chow. Selvom det kan tage minutter med solbriller, siger han, vores responstid er 10 til 20 sekunder.

Holdet gør klar til at teste de fotokromatiske kontaktlinser i dyr. Forskerne har allerede testet linsematerialet, uden farvestoffer, på kaniner og har fastslået, at det er biokompatibelt. Ying siger, at den største bekymring i dyreforsøg er at se, om farvestofferne er indeholdt i linserne, eller om de lækker ud.

Derudover vil forskerne arbejde på at fokusere farvestofferne, så de kun dækker hornhinden i øjet, for at blokere mest UV-lys. Linserne har nu farvestoffer fordelt overalt og ville gøre en brugers hele iris mørkere – en potentielt foruroligende effekt.

Instituttet har skabt et spin-off, iNano Pte Ltd., for at kommercialisere teknologien. Det vil i første omgang målrette mod markeder i Japan og Korea. Ying vurderer, at fotokrome kontaktlinser vil være kommercielt tilgængelige inden for et år.

Jan Bergmanson, direktør for Texas Eye Research and Technology Center i Houston, siger, at atleter kan få mest gavn af sådanne kontaktlinser. Hvis du er tennisspiller, og sveder du meget, kan sved på solbriller være en distraktion, siger han. Hvis du havde [fotokromatiske] kontaktlinser, ville du ikke skulle håndtere dette dilemma. Så dette kan have et marked som et sporty objektiv.

I mellemtiden udforsker Ying andre anvendelser for det fotokrome materiale, for eksempel som UV-følsom toning til ruder og forruder eller som et billigere belægningsalternativ til solbriller.

Belægning af solbriller med fotokromiske farvestoffer er en kedelig proces, der involverer belægning og opvarmning af brillerne hundredvis af gange for at få en flot, ensartet belægning, siger Ying. I stedet kan vi coate briller én gang med vores materiale, og det burde fungere ligeså.

skjule