Vi bruger cookies til at forbedre din oplevelse.Ved at fortsætte med at browse på denne side accepterer du vores brug af cookies.Mere information.
Udgivet i tidsskriftet Additive Manufacturing rapporterer et team af forskere fra Manipal Institute of Higher Education i Indien udviklingen af en 3D-printet selvbefugtende kontaktlinse. I øjeblikket i prævalideringsstadiet har forskningen vigtige konsekvenser for udviklingen af næste generation af kontaktlinsebaseret medicinsk udstyr.
Smarte kontaktlinser
Undersøgelse: Selvbefugtende kontaktlinser med kapillærstrømning. Billedkredit: Kichigin/Shutterstock.com
Kontaktlinser bruges ofte til at korrigere synet og har den fordel, at de er nemmere at bære end briller. Derudover har de kosmetiske anvendelser, da nogle mennesker finder dem mere æstetisk tiltalende. Ud over denne traditionelle brug er kontaktlinser blevet udforsket for anvendelser i biomedicin for at udvikle ikke-invasive smarte sensorenheder og point-of-care diagnostik.
Adskillige undersøgelser er blevet udført på dette område, og nogle bemærkelsesværdige innovationer er blevet udviklet. For eksempel er Google linse en smart kontaktlinse, der kan bruges til at overvåge glukoseniveauer i tårer og give diagnostisk information til personer med diabetes. Intraokulært tryk og øje bevægelser kan overvåges ved hjælp af smarte enheder. Nanostrukturerede materialer er blevet indarbejdet i smarte kontaktlinsebaserede sensorplatforme for at fungere som sensorer.
Brugen af disse enheder kan dog være udfordrende og hindre den kommercielle udvikling af kontaktlinsebaserede platforme. Brug af kontaktlinser i længere perioder kan forårsage ubehag, og de har tendens til at tørre ud, hvilket forårsager flere problemer for brugeren. Kontaktlinser forstyrre den naturlige blinkeproces, hvilket resulterer i utilstrækkelig væskeophobning og beskadigelse af det sarte væv i det menneskelige øje.
Traditionelle metoder omfatter øjendråber og punktpropper, som forbedrer tårestimuleringen for at fugte øjnene. To nye tilgange er blevet udviklet i de seneste år.
I den første tilgang bruges enkeltlagsgrafen til at reducere vandfordampning, selvom denne fremgangsmåde er hæmmet af komplekse fremstillingsmetoder. I den anden metode bruges elektroosmotisk flow til at holde linsen hydreret, selvom denne metode kræver udvikling af pålidelige biokompatible batterier.
Kontaktlinser fremstilles traditionelt ved hjælp af drejebænkebearbejdning, formning og spin-casting-metoder. Støbe- og spin-casting-processer har omkostningseffektive fordele, men de er hæmmet af komplekse efterbehandlingsbehandlinger for at forbedre materialets vedhæftning til formoverfladen. Drejebænkefremstilling er en kompleks og dyr proces med designmæssige begrænsninger.
Additiv fremstilling er dukket op som et lovende alternativ til traditionelle kontaktlinsefremstillingsteknikker. Disse teknikker giver fordele såsom reduceret tid, større designfrihed og omkostningseffektivitet.3D-printning af kontaktlinser og optiske enheder er stadig i sin vorden, og forskning vedr. disse processer mangler. Udfordringer opstår med tab af strukturelle træk og svag grænsefladeadhæsion under efterbehandling. Reduktion af trinstørrelsen resulterer i en glattere struktur, som forbedrer vedhæftningen.
Selvom mere og mere forskning har fokuseret på brugen af 3D-printmetoder til at lave kontaktlinser, er der en mangel på diskussion om fremstilling af forme sammenlignet med selve linserne. At kombinere 3D-printteknologi med traditionelle fremstillingsmetoder giver det bedste fra begge verdener.
Forfatterne brugte en ny metode til at 3D-printe selvbefugtende kontaktlinser. Hovedstrukturen blev fremstillet ved hjælp af 3D-print, og modellen blev udviklet ved hjælp af AutoCAD og stereolitografi, en almindelig 3D-printteknik. Diameteren af matricen er 15 mm og basisbuen er 8,5 mm. Trinstørrelsen i fremstillingsprocessen er kun 10 µm, hvilket overvinder traditionelle problemer med 3D-printede kontaktlinser.
Smarte kontaktlinser
De optiske områder af de fremstillede kontaktlinser glattes efter udskrivning og replikeres på PDMS, et blødt elastomert materiale. Teknikken, der anvendes i dette trin, er en blød litografimetode. Et nøgletræk ved printede kontaktlinser er tilstedeværelsen af buede mikrokanaler i strukturen , hvilket giver dem mulighed for selv at væde. Ydermere har linsen en god lystransmission.
Forfatterne fandt ud af, at strukturens lagopløsning dikterede dimensionerne af mikrokanalerne, med længere kanaler printet i midten af linsen og kortere længder ved kanterne af de printede strukturer. Når de blev udsat for oxygenplasma, blev strukturerne imidlertid hydrofile , hvilket letter kapillardrevet fluidstrømning og befugtning af de trykte strukturer.
På grund af manglen på mikrokanalstørrelse og distributionskontrol blev mikrokanaler med veldefinerede mikrokanaler og reducerede trineffekter printet på masterstrukturen og derefter replikeret på kontaktlinsen. Brug acetone til at polere de optiske områder af hovedstrukturen og udskrive buede kapillærer at omgå tabet af lystransmission.
Forfatterne siger, at deres nye metode ikke kun forbedrer den selvfugtende evne af printede kontaktlinser, men også giver en platform for fremtidig udvikling af lab-on-a-chip-aktiverede kontaktlinser. Dette åbner døren for deres brug som funktionelle reelle. -tidsbiomarkørdetektionsapplikationer. Samlet set giver denne undersøgelse en interessant forskningsretning for fremtiden for kontaktlinsebaseret biomedicinsk udstyr.
Indlægstid: 30-apr-2022
