Жидкости и выделения человеческого тела содержат молекулы, известные как биомаркеры которые содержат большое количество информации о здоровье организма и наличии заболеваний. Среди выделений слезы считаются лучшим источником биомаркеров с концентрациями, аналогичными концентрациям в крови. Слезы также стерильны, легкодоступны и менее восприимчивы к повреждающему воздействию изменений температуры, испарения и скорости секреции.
Совместная команда, в которую также входит группа Институт биомедицинских инноваций им. Терасаки, разработала метод производства для решения всех проблем при создании диагностических и терапевтических гидрогелевых контактных линз для обнаружения биомаркеров (здесь вы можете найти полное исследование).
Важность биомаркеров
Полезные и измеримые биомаркеры, обнаруженные в слезах, включают: ионы натрия, полезные индикаторы синдрома сухого глаза (от него страдают 25% итальянцев) и молекулы глюкозы, ранний диагностический инструмент для мочеизнурения. Кроме того, измерение pH слезы можно использовать для проверки жизнеспособности клеток, эффективности лекарств и признаков заболевания.
Для этого очень важна возможность эффективно собирать слезы и измерять их рН и уровни биомаркеров в режиме реального времени. Подход, который исследует команда Института Терасаки, основан на идее биосенсоров для получения диагностических и терапевтических контактных линз. Такие контактные линзы будут иметь крошечные каналы на своей поверхности, чтобы направлять поток слез в крошечные резервуары для сбора и мониторинга. Умная линза с огромными возможностями, короче говоря.
Диагностические и лечебные контактные линзы: гипотеза гидрогеля
Гибкие и прозрачные материалы, известные как гидрогели, в настоящее время также используются в коммерческих целях для изготовления контактных линз. С ними легко работать и они доступны по цене. Однако до настоящего времени не было показано, что они являются идеальными материалами для моделирования каналов и резервуаров, поскольку они чувствительны к необходимым технологиям производства.
В предыдущих исследованиях гидрогелям повезло меньше. Они были уязвимы к деформациям, вызванным растворителями или условиями температуры и вакуума, которые требуются для некоторых производственных методов. Другие методы позволили получить каналы из гидрогеля с шероховатой поверхностью или неоднородными размерами.
Исследование
Команда начала с оптимизации компонентов гидрогеля для достижения эластичных характеристик, которые позволили им придать ему различные формы с гладким профилем поверхности. Позже они смоделировали микроканалы в гидрогеле с использованием напечатанной на 3D-принтере формы. Заключительный этап производственного процесса заключался в сборе гидрогелевых каналов путем приклеивания дополнительного слоя гидрогеля к поверхности микроканала.
После завершения прототип прошел всесторонние испытания по транспортировке и сбору жидкостей. Степень (искусственных) слез в каналах измеряли при различных уровнях гидратации. Отметим также, что при небольшом обезвоживании гидрогеля поток жидкости в каналах прекращался, но при дополнительном ритмическом надавливании поток возобновлялся. Это была важная демонстрация, подтверждающая гипотезу о том, что моргание также обеспечивает необходимое давление и дополнительную гидратацию, чтобы способствовать оттоку слезы в контактную линзу и, следовательно, в глаз.
В дополнение к успешному изготовлению гидрогелевых микроканалов для коммерческих диагностических и терапевтических контактных линз мы также обнаружили, что давление моргания может способствовать обмену слезы в линзе через эти микроканалы. Это захватывающее открытие. И это прокладывает путь к предотвращению синдрома сухого глаза, который обычно встречается у тех, кто носит контактные линзы. Мы стремимся разработать запатентованные контактные линзы, которые активно лечат это заболевание, улучшая отток слезы в глазу.
Шимин Чжан, доктор философии, исследовательская группа Института Терасаки
Возможности применения новых диагностических и терапевтических контактных линз
«Производство успешного прототипа, описанного здесь, и усилия по совершенствованию его возможностей знаменуют собой значительный прогресс в области биозондирования контактных линз». Сказать, что это Али Хадемхоссейни, доктор философии, директор и генеральный директор Института Терасаки. «Эта новаторская работа хорошо согласуется с миссией нашего института по созданию решений, которые восстанавливают или улучшают здоровье людей».
