We gebruiken cookies om uw ervaring te verbeteren. Door verder te bladeren op deze site gaat u akkoord met ons gebruik van cookies. Meer informatie.
Een team van onderzoekers van het Manipal Institute of Higher Education in India, gepubliceerd in het tijdschrift Additive Manufacturing, rapporteert de ontwikkeling van een 3D-geprinte zelfbevochtigende contactlens. Momenteel in de pre-validatiefase heeft het onderzoek belangrijke implicaties voor de ontwikkeling van volgende generatie medische apparaten op basis van contactlenzen.
Slimme contactlenzen
Studie: zelfbevochtigende contactlenzen met behulp van capillaire stroom. Afbeelding tegoed: Kichigin / Shutterstock.com
Contactlenzen worden vaak gebruikt om het zicht te corrigeren en hebben het voordeel dat ze gemakkelijker te dragen zijn dan een bril. Bovendien hebben ze cosmetische toepassingen, omdat sommige mensen ze esthetisch aangenamer vinden. Naast dit traditionele gebruik zijn contactlenzen onderzocht voor toepassingen in de biogeneeskunde om niet-invasieve slimme detectieapparaten en point-of-care-diagnostiek te ontwikkelen.
Er zijn verschillende onderzoeken op dit gebied uitgevoerd en er zijn enkele opmerkelijke innovaties ontwikkeld. Google-lens is bijvoorbeeld een slimme contactlens die kan worden gebruikt om de glucosespiegels in tranen te controleren en diagnostische informatie te verstrekken aan mensen met diabetes. Intraoculaire druk en oog bewegingen kunnen worden gevolgd met behulp van slimme apparaten. Nanogestructureerde materialen zijn verwerkt in slimme op contactlenzen gebaseerde detectieplatforms om als sensoren te fungeren.
Het gebruik van deze apparaten kan echter een uitdaging zijn, waardoor de commerciële ontwikkeling van op contactlenzen gebaseerde platforms wordt belemmerd. Het langdurig dragen van contactlenzen kan ongemak veroorzaken en ze hebben de neiging uit te drogen, wat meer problemen voor de drager veroorzaakt. interfereren met het natuurlijke knipperproces, wat resulteert in onvoldoende waterretentie en schade aan het delicate weefsel van het menselijk oog.
Traditionele methoden omvatten oogdruppels en punctale pluggen, die de traanstimulatie verbeteren om de ogen te hydrateren. De afgelopen jaren zijn er twee nieuwe benaderingen ontwikkeld.
In de eerste benadering wordt enkellaags grafeen gebruikt om de verdamping van water te verminderen, hoewel deze benadering wordt belemmerd door complexe fabricagemethoden. Bij de tweede methode wordt elektro-osmotische stroom gebruikt om de lens gehydrateerd te houden, hoewel deze methode de ontwikkeling vereist van betrouwbare biocompatibele batterijen.
Contactlenzen worden traditioneel vervaardigd met behulp van draaibankbewerkings-, vorm- en spingietmethoden. Vorm- en spingietprocessen hebben kosteneffectieve voordelen, maar ze worden gehinderd door complexe nabewerkingsbehandelingen om de materiaalhechting aan het vormoppervlak te verbeteren. Draaibankfabricage is een complex en duur proces met ontwerpbeperkingen.
Additive manufacturing is naar voren gekomen als een veelbelovend alternatief voor traditionele productietechnieken voor contactlenzen. Deze technieken bieden voordelen zoals kortere tijd, grotere ontwerpvrijheid en kosteneffectiviteit. 3D-printen van contactlenzen en optische apparaten staat nog in de kinderschoenen en onderzoek naar deze processen ontbreken. Uitdagingen treden op met verlies van structurele kenmerken en zwakke grensvlakadhesie in nabewerking. Het verkleinen van de stapgrootte resulteert in een gladdere structuur, wat de hechting verbetert.
Hoewel steeds meer onderzoek zich heeft gericht op het gebruik van 3D-printmethoden om contactlenzen te maken, is er een gebrek aan discussie over het maken van mallen in vergelijking met de lenzen zelf. Het combineren van 3D-printtechnologie met traditionele productiemethoden biedt het beste van twee werelden.
De auteurs gebruikten een nieuwe methode om zelfbevochtigende contactlenzen in 3D te printen. De hoofdstructuur is vervaardigd met behulp van 3D-printen en het model is ontwikkeld met behulp van AutoCAD en stereolithografie, een veelgebruikte 3D-printtechniek. De diameter van de matrijs is 15 mm en de basisboog is 8,5 mm. De stapgrootte in het productieproces is slechts 10 µm, waardoor traditionele problemen met 3D-geprinte contactlenzen worden overwonnen.
Slimme contactlenzen
De optische gebieden van de vervaardigde contactlenzen worden na het printen gladgemaakt en gerepliceerd op PDMS, een zacht elastomeer materiaal. De techniek die in deze stap wordt gebruikt, is een zachte lithografiemethode. Een belangrijk kenmerk van geprinte contactlenzen is de aanwezigheid van gebogen microkanalen in de structuur , waardoor ze zichzelf kunnen bevochtigen. Verder heeft de lens een goede lichttransmissie.
De auteurs ontdekten dat de laagresolutie van de structuur de afmetingen van de microkanalen dicteerde, met langere kanalen gedrukt in het midden van de lens en kortere lengtes aan de randen van de afgedrukte structuren. Bij blootstelling aan zuurstofplasma werden de structuren echter hydrofiel , waardoor de door capillair aangedreven vloeistofstroom wordt vergemakkelijkt en de gedrukte structuren worden bevochtigd.
Vanwege het gebrek aan microkanaalgrootte en distributiecontrole, werden microkanalen met goed gedefinieerde microkanalen en verminderde stapeffecten afgedrukt op de hoofdstructuur en vervolgens gerepliceerd op de contactlens. Gebruik aceton om de optische gebieden van de hoofdstructuur te polijsten en gebogen haarvaten af te drukken om het verlies van lichttransmissie te omzeilen.
De auteurs zeggen dat hun nieuwe methode niet alleen het zelfbevochtigende vermogen van bedrukte contactlenzen verbetert, maar ook een platform biedt voor toekomstige ontwikkeling van lab-on-a-chip-compatibele contactlenzen. Dit opent de deur voor hun gebruik als functionele echte -time biomarker detectie toepassingen. Al met al biedt deze studie een interessante onderzoeksrichting voor de toekomst van op contactlenzen gebaseerde biomedische apparaten.
Posttijd: 30 april-2022
