Группа ученых из Института биомедицинских инноваций Терасаки, разработала метод, который позволит создавать особые гидрогелевые контактные линзы. Эти изделия предназначены для определения биомаркеров в слезной жидкости. Это позволит проводить быструю диагностику сахарного диабета и других заболеваний.
Как удалось создать гидрогелевые линзы с нужными характеристиками
Команда начала с оптимизации компонентов гидрогеля. Перед создателями стояла задача получить особые характеристики материала, которые позволили бы ему иметь гладкую поверхность и при этом иметь в своей структуре микрорезервуары для сбора слезной жидкости.
Ученые сформировали микроканалы в гидрогеле с использованием 3D-печатной формы. Заключительным этапом процесса изготовления гидрогелевых контактных линз для диагностики было закрытие микроскопических каналов путем приклеивания дополнительного слоя гидрогеля к поверхности микроканала.
Зачем нужны гидрогелевые контактные линзы с микрорезервуарами для слез?
Жидкости и секреции человеческого организма содержат молекулы, известные как биомаркеры. Они содержат обширную информацию о здоровье организма и наличии заболеваний.
Среди выделений, таких как слезы, пот и слюна, слезы считаются лучшим источником биомаркеров, с концентрациями, подобными тем, которые содержатся в крови. Слезы также стерильны, легко доступны и менее подвержены повреждающему воздействию изменения температуры, скорости испарения и секреции.
Полезные и измеримые биомаркеры, обнаруженные в слезах, включают ионы натрия, которые являются индикаторами заболевания сухих глаз, и молекулы глюкозы, которые являются ранним диагностическим инструментом для выявления диабета. Кроме того, измерение рН слез может быть использовано для проверки жизнеспособности клеток, эффективности лекарств и наличия признаков других заболеваний.
Поэтому способность эффективно собирать слезы и измерять их рН и уровни биомаркеров в реальном времени крайне полезна. Один из подходов, который активно изучается, – это идея биосенсорных гидрогелевых контактных линз.
Гибкие и прозрачные материалы, известные как гидрогели, в настоящее время используются в коммерческих целях для изготовления контактных линз. Они просты в работе и экономически эффективны. Однако до настоящего времени не было доказано, что они являются идеальными материалами для изготовления каналов и резервуаров, поскольку они чувствительны к традиционным методам изготовления.
Ранее гидрогели считались уязвимы к деформациям, вызванным растворителями или температурными и вакуумными условиями, требуемыми некоторыми методами изготовления. Известны методы, которые позволяют создавать гидрогелевые каналы с шероховатой поверхностью или неоднородными размерами.
Испытания гидрогелевых контактных линз для диагностики
Команда прототипировала датчики для сбора, тестирования и измерения уровня рН искусственных слез, протекающих через микроканалы. Были также протестированы уровни натрия, и результаты показали приемлемый и прогнозируемый диапазон обнаружения натрия для диагностических целей.
Ученым еще предстоит поработать над точной настройкой таких факторов, как влажность, гидратация гидрогеля и прикладываемое давление, с тем чтобы повысить скорости потока и динамику биосенсорной контактной линзы. Есть также планы экспериментировать с меньшими каналами в более тонких гидрогелевых пленках, прежде чем будет разработана окончательная контактная линза.
«Производство успешного прототипа, описанного здесь, и продолжающиеся усилия по совершенствованию его возможностей знаменуют собой значительный прогресс в области биосенсации контактных линз», – сказал Али Хадемхоссейни, доктор философии, директор и генеральный директор Института Терасаки. «Такая инновационная работа хорошо вписывается в миссию нашего института по созданию решений, которые восстанавливают или укрепляют здоровье людей».
