Vi använder cookies för att förbättra din upplevelse. Genom att fortsätta att surfa på den här sidan godkänner du vår användning av cookies. Mer information.
Publicerad i tidskriften Additive Manufacturing rapporterar ett team av forskare från Manipal Institute of Higher Education i Indien utvecklingen av en 3D-printad självvätande kontaktlins. För närvarande i förvalideringsstadiet har forskningen viktiga konsekvenser för utvecklingen av nästa generations kontaktlinsbaserad medicinsk utrustning.
Smarta kontaktlinser
Studie: Självvätande kontaktlinser med kapillärflöde. Bildkredit: Kichigin/Shutterstock.com
Kontaktlinser används ofta för att korrigera synen och har fördelen att de är lättare att bära än glasögon.Dessutom har de kosmetiska användningsområden, eftersom vissa människor tycker att de är mer estetiskt tilltalande. Utöver denna traditionella användning har kontaktlinser undersökts för tillämpningar inom biomedicin för att utveckla icke-invasiva smarta avkänningsanordningar och point-of-care diagnostik.
Flera studier har genomförts på detta område och några anmärkningsvärda innovationer har utvecklats. Till exempel är Google lins en smart kontaktlins som kan användas för att övervaka glukosnivåer i tårar och ge diagnostisk information för personer med diabetes. Intraokulärt tryck och ögon rörelser kan övervakas med hjälp av smarta enheter. Nanostrukturerade material har införlivats i smarta kontaktlinsbaserade avkänningsplattformar för att fungera som sensorer.
Användningen av dessa enheter kan dock vara utmanande och hindra den kommersiella utvecklingen av kontaktlinsbaserade plattformar. Att bära kontaktlinser under längre perioder kan orsaka obehag och de tenderar att torka ut, vilket orsakar fler problem för bäraren. Kontaktlinser stör den naturliga blinkningsprocessen, vilket resulterar i otillräcklig vätskeansamling och skada på den känsliga vävnaden i det mänskliga ögat.
Traditionella metoder inkluderar ögondroppar och punktproppar, som förbättrar tårstimuleringen för att återfukta ögonen. Två nya metoder har utvecklats under de senaste åren.
I det första tillvägagångssättet används enskiktsgrafen för att minska vattenavdunstning, även om detta tillvägagångssätt hämmas av komplexa tillverkningsmetoder. I den andra metoden används elektroosmotiskt flöde för att hålla linsen hydratiserad, även om denna metod kräver utveckling av tillförlitliga biokompatibla batterier.
Kontaktlinser tillverkas traditionellt med svarvbearbetning, formning och spinngjutning. Formnings- och spinngjutningsprocesser har kostnadseffektiva fördelar, men de hämmas av komplexa efterbehandlingsbehandlingar för att förbättra materialets vidhäftning till formytan. Svarvtillverkning är en komplex och dyr process med designbegränsningar.
Additiv tillverkning har dykt upp som ett lovande alternativ till traditionella tekniker för tillverkning av kontaktlinser. Dessa tekniker erbjuder fördelar som minskad tid, större designfrihet och kostnadseffektivitet. 3D-utskrift av kontaktlinser och optiska enheter är fortfarande i sin linda, och forskning om dessa processer saknas. Utmaningar uppstår med förlust av strukturella egenskaper och svag gränsyta vidhäftning i efterbearbetning. Minska stegstorleken resulterar i en jämnare struktur, vilket förbättrar vidhäftningen.
Även om mer och mer forskning har fokuserat på användningen av 3D-utskriftsmetoder för att göra kontaktlinser, finns det en brist på diskussion om att göra formar jämfört med själva linserna. Att kombinera 3D-utskriftsteknik med traditionella tillverkningsmetoder ger det bästa av två världar.
Författarna använde en ny metod för att 3D-skriva ut självvätande kontaktlinser. Huvudstrukturen tillverkades med 3D-utskrift och modellen utvecklades med AutoCAD och stereolitografi, en vanlig 3D-utskriftsteknik. Diametern på formen är 15 mm och basbågen är 8,5 mm. Stegstorleken i tillverkningsprocessen är endast 10 µm, vilket övervinner traditionella problem med 3D-printade kontaktlinser.
Smarta kontaktlinser
De optiska områdena på de tillverkade kontaktlinserna jämnas ut efter tryckning och replikeras på PDMS, ett mjukt elastomermaterial. Tekniken som används i detta steg är en mjuk litografimetod. En nyckelfunktion hos tryckta kontaktlinser är närvaron av böjda mikrokanaler i strukturen , vilket ger dem förmågan att själva blöta. Dessutom har linsen bra ljusgenomsläpplighet.
Författarna fann att strukturens skiktupplösning dikterade dimensionerna på mikrokanalerna, med längre kanaler tryckta i mitten av linsen och kortare längder vid kanterna på de tryckta strukturerna. Men när de exponerades för syreplasma blev strukturerna hydrofila , vilket underlättar kapillärdrivet fluidflöde och väter de tryckta strukturerna.
På grund av bristen på kontroll av mikrokanalstorlek och distribution, trycktes mikrokanaler med väldefinierade mikrokanaler och reducerade stegeffekter på masterstrukturen och replikerades sedan på kontaktlinsen. Använd aceton för att polera de optiska områdena i huvudstrukturen och skriva ut krökta kapillärer för att kringgå förlusten av ljustransmission.
Författarna säger att deras nya metod inte bara förbättrar den självfuktande förmågan hos tryckta kontaktlinser, utan också ger en plattform för framtida utveckling av lab-on-a-chip-aktiverade kontaktlinser. Detta öppnar dörren för deras användning som verkliga funktionella linser. Tillämpningar för upptäckt av tid biomarkörer. Sammantaget ger denna studie en intressant forskningsriktning för framtiden för kontaktlinsbaserade biomedicinska apparater.
Posttid: 2022-04-30
