Używamy plików cookie, aby poprawić Twoje wrażenia.Kontynuując przeglądanie tej witryny, wyrażasz zgodę na używanie przez nas plików cookie.Więcej informacji.
Publikując w czasopiśmie Additive Manufacturing, zespół naukowców z Manipal Institute of Higher Education w Indiach donosi o opracowaniu drukowanej w 3D samozwilżającej się soczewki kontaktowej. Obecnie na etapie wstępnej walidacji badania mają istotny wpływ na rozwój wyroby medyczne nowej generacji oparte na soczewkach kontaktowych.
Inteligentne soczewki kontaktowe
Badanie: Samozwilżające się soczewki kontaktowe przy użyciu przepływu kapilarnego. Źródło zdjęcia: Kichigin/Shutterstock.com
Soczewki kontaktowe są często używane do korekcji wzroku i mają tę zaletę, że są łatwiejsze w noszeniu niż okulary. Ponadto mają zastosowanie kosmetyczne, ponieważ niektórzy uważają je za bardziej estetyczne. Oprócz tego tradycyjnego zastosowania, soczewki kontaktowe zostały zbadane pod kątem zastosowań w biomedycynie w celu opracowania nieinwazyjnych inteligentnych urządzeń czujnikowych i diagnostyki przyłóżkowej.
Przeprowadzono kilka badań w tej dziedzinie i opracowano kilka godnych uwagi innowacji. Na przykład soczewka Google to inteligentna soczewka kontaktowa, której można używać do monitorowania poziomu glukozy we łzach i dostarczania informacji diagnostycznych dla osób z cukrzycą. Ciśnienie wewnątrzgałkowe i oko ruchy można monitorować za pomocą inteligentnych urządzeń. Nanostrukturalne materiały zostały włączone do inteligentnych platform czujnikowych opartych na soczewkach kontaktowych, aby działały jako czujniki.
Jednak korzystanie z tych urządzeń może stanowić wyzwanie, utrudniając komercyjny rozwój platform opartych na soczewkach kontaktowych.Noszenie soczewek kontaktowych przez dłuższy czas może powodować dyskomfort, a soczewki mają tendencję do wysychania, powodując więcej problemów dla użytkownika.Soczewki kontaktowe zakłócają naturalny proces mrugania, co skutkuje niewystarczającą retencją wody i uszkodzeniem delikatnej tkanki ludzkiego oka.
Tradycyjne metody obejmują krople do oczu i zatyczki do punktów punkcyjnych, które poprawiają stymulację łez w celu nawilżenia oczu. W ostatnich latach opracowano dwie nowe metody.
W pierwszym podejściu do zmniejszenia parowania wody stosuje się grafen jednowarstwowy, chociaż podejście to jest utrudnione przez złożone metody wytwarzania. W drugim sposobie do utrzymania nawilżenia soczewki stosuje się przepływ elektroosmotyczny, chociaż metoda ta wymaga opracowania niezawodnej biokompatybilnej baterie.
Soczewki kontaktowe są tradycyjnie wytwarzane przy użyciu metod obróbki tokarskiej, formowania i odlewania wirowego. Procesy formowania i odlewania wirowego mają zalety ekonomiczne, ale utrudniają je złożone obróbki końcowe mające na celu poprawę przyczepności materiału do powierzchni formy. złożony i kosztowny proces z ograniczeniami projektowymi.
Wytwarzanie przyrostowe okazało się obiecującą alternatywą dla tradycyjnych technik wytwarzania soczewek kontaktowych. Techniki te oferują korzyści, takie jak skrócenie czasu, większa swoboda projektowania i opłacalność. Drukowanie 3D soczewek kontaktowych i urządzeń optycznych jest wciąż w powijakach, a badania nad tych procesów brakuje. Wyzwania pojawiają się wraz z utratą cech strukturalnych i słabą przyczepnością międzyfazową w obróbce końcowej. Zmniejszenie wielkości kroku skutkuje gładszą strukturą, co poprawia przyczepność.
Chociaż coraz więcej badań koncentruje się na wykorzystaniu metod druku 3D do produkcji soczewek kontaktowych, brakuje dyskusji na temat wytwarzania form w porównaniu z samymi soczewkami. Połączenie technologii druku 3D z tradycyjnymi metodami wytwarzania oferuje to, co najlepsze z obu światów.
Autorzy zastosowali nowatorską metodę drukowania 3D samozwilżających się soczewek kontaktowych. Główna konstrukcja została wykonana przy użyciu druku 3D, a model został opracowany przy użyciu programu AutoCAD i stereolitografii, która jest powszechną techniką drukowania 3D. Średnica matrycy wynosi 15 mm, a łuk podstawowy wynosi 8,5 mm. Wielkość kroku w procesie produkcyjnym wynosi tylko 10 µm, co pozwala przezwyciężyć tradycyjne problemy z drukowanymi w 3D soczewkami kontaktowymi.
Inteligentne soczewki kontaktowe
Obszary optyczne wyprodukowanych soczewek kontaktowych są wygładzane po wydrukowaniu i powielane na PDMS, miękkim materiale elastomerowym.Technika zastosowana na tym etapie to metoda miękkiej litografii.Kluczową cechą drukowanych soczewek kontaktowych jest obecność zakrzywionych mikrokanalików w strukturze , co daje im możliwość samodzielnego zwilżania. Ponadto soczewka charakteryzuje się dobrą przepuszczalnością światła.
Autorzy stwierdzili, że rozdzielczość warstwowa struktury dyktowała wymiary mikrokanałów, z dłuższymi kanałami drukowanymi w środku soczewki i krótszymi na krawędziach drukowanych struktur. Jednak pod wpływem plazmy tlenowej struktury stawały się hydrofilowe , ułatwiając przepływ płynu pod wpływem kapilar i zwilżanie drukowanych struktur.
Ze względu na brak kontroli rozmiaru i rozmieszczenia mikrokanałów, mikrokanały z dobrze zdefiniowanymi mikrokanałami i zmniejszonymi efektami krokowymi zostały wydrukowane na strukturze głównej, a następnie powielone na soczewce kontaktowej. Użyj acetonu do polerowania obszarów optycznych głównej struktury i wydrukuj zakrzywione kapilary w celu uniknięcia utraty przepuszczalności światła.
Autorzy twierdzą, że ich nowa metoda nie tylko poprawia zdolność samonawilżania drukowanych soczewek kontaktowych, ale także zapewnia platformę dla przyszłego rozwoju soczewek kontaktowych z technologią lab-on-a-chip. Aplikacje do wykrywania biomarkerów czasu. Ogólnie rzecz biorąc, badanie to stanowi interesujący kierunek badawczy dotyczący przyszłości urządzeń biomedycznych opartych na soczewkach kontaktowych.
Czas publikacji: 30 kwietnia-2022
