Soczewki kontaktowe reagujące na światło

Okulary przeciwsłoneczne, które przyciemniają się automatycznie w odpowiedzi na jasne światło słoneczne, są dostępne w okularach od 40 lat. Jednak dostosowanie tej elastyczności do soczewek kontaktowych okazało się wyzwaniem. Teraz naukowcy z Singapuru opracowali soczewki fotochromowe reagujące na promieniowanie UV, które ciemnieją pod wpływem światła ultrafioletowego, chroniąc oczy przed szkodliwymi promieniami słonecznymi i powracają do normy w przypadku braku UV.

Widząc światło: Nowa technologia soczewek kontaktowych reaguje na światło UV. Soczewka kontaktowa po lewej stronie (niebieska) zawiera barwniki fotochromowe, które przyciemniają soczewkę w obecności światła UV. Soczewka kontaktowa po prawej (przezroczysta) nie zawiera barwników.

Kluczem do sukcesu jest nowatorski polimer pokryty skomplikowaną siecią tuneli o rozmiarach nano, które można wypełnić barwnikami. Wstępne badania wykazały, że technologia działa szybciej niż dostępne obecnie na rynku światłoczułe okulary przeciwsłoneczne, mówi Jackie Ying, dyrektor Instytut Bioinżynierii i Nanotechnologii (IBN) w Singapurze i producent soczewek. Badania są częścią szerszych wysiłków IBN mających na celu opracowanie nowych materiałów do soczewek kontaktowych, które mogą wydawać leki i diagnozować choroby.

Konwencjonalne, reagujące na światło okulary przeciwsłoneczne są pokryte milionami molekuł fotochromowych barwników, które są przezroczyste, gdy są poza słońcem. Cząsteczki te zmieniają kształt pod wpływem światła UV, co umożliwia im pochłanianie światła UV i przyciemnianie soczewki. Kiedy światło UV znika, cząsteczki wracają do swojego pierwotnego kształtu i przezroczystego wyglądu.

Podjęto kilka wcześniejszych prób zaprojektowania soczewek kontaktowych reagujących na światło, głównie dlatego, że trudno jest równomiernie nałożyć powłoki barwnikowe na delikatną, miękką powierzchnię soczewki kontaktowej. Ying i jej koledzy rozwiązali ten problem, opracowując soczewkę kontaktową, która jednolicie osadza barwniki w całym materiale. To podejście pozwoliło im umieścić w materiale więcej cząsteczek barwnika, mówi Ying, dając soczewkom kontaktowym większą czułość na światło, a tym samym szybszą reakcję.

Naukowcy stworzyli gąbczasty materiał nanostrukturalny, mieszając określone kombinacje wody, roztworu olejowego z monomerami powszechnie stosowanymi w soczewkach kontaktowych oraz nowego środka powierzchniowo czynnego — związku, który zachęca do mieszania roztworów wodnych i olejowych. Powstały materiał jest usiany drobnymi porami i tunelami, które można napełnić środkami, takimi jak barwniki wrażliwe na promieniowanie UV.

Porowata struktura materiału soczewki zapewnia elastyczne środowisko, w którym barwniki mogą przechodzić z ciemności do światła iz powrotem, mówi Edwin Chow, kierownik zespołu i starszy naukowiec w IBN. Jeśli polimer jest zbyt sztywny, barwnik utknął i nie może się przekształcić, mówi Chow. Tak się składa, że ​​ta struktura porów i polimer zapewniają najlepsze środowisko do szybkiej reakcji barwników.

Szybkość ma kluczowe znaczenie w przypadku okularów fotochromowych, szczególnie przy regulacji od wysokiego do niskiego poziomu światła. Gdy samochód nagle wjeżdża do tunelu, ilość światła jest bardzo przyciemniona, więc potrzebujesz natychmiastowej transformacji swoich soczewek, mówi Chow. Chociaż w przypadku okularów przeciwsłonecznych może to zająć kilka minut, mówi: Nasz czas reakcji wynosi od 10 do 20 sekund.

Zespół przygotowuje się do testowania fotochromowych soczewek kontaktowych na zwierzętach. Naukowcy przetestowali już materiał na soczewki bez barwników na królikach i ustalili, że jest on biokompatybilny. Ying mówi, że głównym problemem w testach na zwierzętach jest sprawdzenie, czy barwniki są skutecznie zawarte w soczewkach, czy też wyciekają.

Ponadto naukowcy będą pracować nad skupieniem barwników tak, aby pokrywały tylko obszar rogówki oka, aby zablokować większość światła UV. Soczewki mają teraz rozprowadzone barwniki i przyciemniają całą tęczówkę użytkownika – potencjalnie niepokojący efekt.

Instytut utworzył spółkę spin-off, iNano Pte Ltd., w celu komercjalizacji technologii. Początkowo będzie skierowany na rynki w Japonii i Korei. Ying szacuje, że fotochromowe soczewki kontaktowe będą dostępne na rynku w ciągu roku.

Jan Bergmanson, dyrektor Texas Eye Research and Technology Center w Houston mówi, że sportowcy mogą najwięcej skorzystać z takich soczewek kontaktowych. Jeśli grasz w tenisa i dużo się pocisz, pocenie się na okularach przeciwsłonecznych może rozpraszać – mówi. Gdybyś miał [fotochromowe] soczewki kontaktowe, nie musiałbyś radzić sobie z tym dylematem. Więc to może mieć rynek jako sportowy obiektyw.

W międzyczasie Ying bada inne zastosowania materiału fotochromowego, na przykład jako przyciemnianie szyb i szyb wrażliwych na promieniowanie UV lub jako tańszą alternatywę dla powlekania okularów przeciwsłonecznych.

Powlekanie okularów przeciwsłonecznych barwnikami fotochromowymi to żmudny proces polegający na powlekaniu i podgrzewaniu okularów setki razy, aby uzyskać ładną, jednolitą powłokę, mówi Ying. Zamiast tego możemy raz pokryć okulary naszym materiałem i powinno działać tak samo.

ukryć