Vi bruker informasjonskapsler for å forbedre opplevelsen din. Ved å fortsette å surfe på dette nettstedet godtar du vår bruk av informasjonskapsler. Mer informasjon.
Publisert i tidsskriftet Additive Manufacturing rapporterer et team av forskere fra Manipal Institute of Higher Education i India utviklingen av en 3D-printet selvfuktende kontaktlinse. For tiden i pre-valideringsstadiet har forskningen viktige implikasjoner for utviklingen av neste generasjons kontaktlinsebasert medisinsk utstyr.
Smarte kontaktlinser
Studie: Selvfuktende kontaktlinser med kapillærstrøm. Bildekreditt: Kichigin/Shutterstock.com
Kontaktlinser brukes ofte for å korrigere synet og har fordelen av å være lettere å bruke enn briller. I tillegg har de kosmetiske bruksområder, ettersom noen synes de er mer estetisk tiltalende. I tillegg til denne tradisjonelle bruken har kontaktlinser blitt utforsket for bruksområder i biomedisin for å utvikle ikke-invasive smarte sensorer og behandlingspunktdiagnostikk.
Flere studier er utført på dette området og noen bemerkelsesverdige innovasjoner er utviklet. For eksempel er Google-linse en smart kontaktlinse som kan brukes til å overvåke glukosenivåer i tårer og gi diagnostisk informasjon for personer med diabetes. Intraokulært trykk og øye bevegelser kan overvåkes ved hjelp av smarte enheter. Nanostrukturerte materialer har blitt integrert i smarte kontaktlinsebaserte sensorplattformer for å fungere som sensorer.
Bruken av disse enhetene kan imidlertid være utfordrende, og hindrer den kommersielle utviklingen av kontaktlinsebaserte plattformer. Bruk av kontaktlinser i lengre perioder kan forårsake ubehag, og de har en tendens til å tørke ut, noe som forårsaker flere problemer for brukeren. Kontaktlinser forstyrre den naturlige blinkeprosessen, noe som resulterer i utilstrekkelig vannretensjon og skade på det sarte vevet i det menneskelige øyet.
Tradisjonelle metoder inkluderer øyedråper og punktlige propper, som forbedrer tårestimulering for å hydrere øynene. To nye tilnærminger har blitt utviklet de siste årene.
I den første tilnærmingen brukes enkeltlags grafen for å redusere vannfordampning, selv om denne tilnærmingen er hemmet av komplekse fremstillingsmetoder. I den andre metoden brukes elektroosmotisk strømning for å holde linsen hydrert, selv om denne metoden krever utvikling av pålitelige biokompatible batterier.
Kontaktlinser produseres tradisjonelt ved hjelp av dreiebenkbearbeiding, forming og spinnstøpemetoder. Støpe- og spinnstøpeprosesser har kostnadseffektive fordeler, men de hindres av komplekse etterbehandlingsbehandlinger for å forbedre materialets vedheft til formoverflaten. Dreiebenkfabrikasjon er en kompleks og kostbar prosess med designbegrensninger.
Additiv produksjon har dukket opp som et lovende alternativ til tradisjonelle teknikker for produksjon av kontaktlinser. Disse teknikkene gir fordeler som redusert tid, større designfrihet og kostnadseffektivitet. 3D-utskrift av kontaktlinser og optiske enheter er fortsatt i sin spede begynnelse, og forskning på disse prosessene mangler. Utfordringer oppstår med tap av strukturelle egenskaper og svak grenseflateadhesjon i etterbehandling. Redusering av trinnstørrelsen resulterer i en jevnere struktur, som forbedrer adhesjonen.
Selv om mer og mer forskning har fokusert på bruken av 3D-utskriftsmetoder for å lage kontaktlinser, er det en mangel på diskusjon om å lage former sammenlignet med linsene selv. Å kombinere 3D-utskriftsteknologi med tradisjonelle produksjonsmetoder gir det beste fra begge verdener.
Forfatterne brukte en ny metode for å 3D-printe selvfuktende kontaktlinser. Hovedstrukturen ble fremstilt ved hjelp av 3D-utskrift, og modellen ble utviklet ved bruk av AutoCAD og stereolitografi, en vanlig 3D-utskriftsteknikk. Diameteren på formen er 15 mm og basisbuen er 8,5 mm. Trinnstørrelsen i produksjonsprosessen er bare 10 µm, og overvinner tradisjonelle problemer med 3D-printede kontaktlinser.
Smarte kontaktlinser
De optiske områdene til de produserte kontaktlinsene glattes etter utskrift og replikeres på PDMS, et mykt elastomert materiale. Teknikken som brukes i dette trinnet er en myk litografimetode. Et nøkkeltrekk ved trykte kontaktlinser er tilstedeværelsen av buede mikrokanaler i strukturen , som gir dem muligheten til å selv-våte. Videre har linsen god lysgjennomgang.
Forfatterne fant at lagoppløsningen til strukturen dikterte dimensjonene til mikrokanalene, med lengre kanaler trykt i midten av linsen og kortere lengder ved kantene av de trykte strukturene. Men når de ble utsatt for oksygenplasma, ble strukturene hydrofile , som letter kapillardrevet væskestrøm og fukter de trykte strukturene.
På grunn av mangelen på mikrokanalstørrelse og distribusjonskontroll ble mikrokanaler med veldefinerte mikrokanaler og reduserte trinneffekter trykt på masterstrukturen og deretter replikert på kontaktlinsen. Bruk aceton til å polere de optiske områdene av hovedstrukturen og skrive ut buede kapillærer for å omgå tap av lystransmisjon.
Forfatterne sier at deres nye metode ikke bare forbedrer den selvfuktende evnen til trykte kontaktlinser, men også gir en plattform for fremtidig utvikling av lab-on-a-chip-aktiverte kontaktlinser. Dette åpner døren for deres bruk som funksjonelle ekte. -tids biomarkør deteksjonsapplikasjoner.Samlet sett gir denne studien en interessant forskningsretning for fremtiden for kontaktlinsebaserte biomedisinske enheter.
Innleggstid: 30. april 2022
