Dwuwymiarowe, biokompatybilne soczewki kontaktowe plazmowe do korekcji ślepoty barw

W niedawnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Scientific Reports wytworzono dwuwymiarowe, biokompatybilne i elastyczne plazmoniczne soczewki kontaktowe przy użyciu polidimetylosiloksanu (PDMS).

Badania: Dwuwymiarowe, biokompatybilne soczewki kontaktowe plazmowe do korekcji ślepoty barw.

Tutaj zaprojektowano i przetestowano niedrogi podstawowy projekt do korekcji ślepoty na czerwono-zieloną barwę w oparciu o łagodną nanolitografię.

Percepcja kolorów przez człowieka pochodzi z trzech fotoreceptorów w kształcie stożka, długich (L), średnich (M) i krótkich (S), które są niezbędne do widzenia tonów czerwonych, zielonych i niebieskich, z maksymalną czułością widmową 430 , odpowiednio 530 i 560 nm.

Ślepota barw, znana również jako niedobór widzenia barw (CVD), to choroba oczu, która utrudnia wykrywanie i interpretację różnych kolorów przez trzy komórki fotoreceptorów, które funkcjonują w normalnym widzeniu i działają zgodnie z ich maksimami czułości spektralnej. być zwężające lub genetyczne, jest spowodowane utratą lub defektem komórek fotoreceptorowych stożka.

Schemat ideowy procesu wytwarzania proponowanej soczewki opartej na PDMS, (b) obrazy wytworzonej soczewki opartej na PDMS oraz (c) zanurzenie soczewki opartej na PDMS w roztworze złota HAuCl4 3H2O dla różnych czasów inkubacji. © Roostaei, N. i Hamidi SM (2022)

Dichroizm występuje, gdy jeden z trzech typów komórek fotoreceptorowych stożka jest całkowicie nieobecny;i jest klasyfikowany jako proteoftalmia (brak fotoreceptorów czerwonego stożka), deuteranopia (brak fotoreceptorów zielonego stożka) lub trójchromatyczna ślepota barw (brak fotoreceptorów niebieskiego stożka).

Monochromatyczność, najrzadziej powszechna forma ślepoty barw, charakteryzuje się brakiem co najmniej dwóch typów komórek fotoreceptorowych czopków.

Monochromatycy są albo całkowicie ślepi na kolory (daltoniści) albo mają tylko fotoreceptory niebieskiego stożka. Trzeci typ nieprawidłowej trójchromatyczności występuje, gdy jeden z typów fotoreceptorów stożkowych działa nieprawidłowo.

Nieprawidłową trichromatyczność dzieli się na trzy typy w zależności od typu defektu fotoreceptorów stożka: deuteranomalię (wadliwe fotoreceptory zielonego stożka), protanomalię (wadliwe fotoreceptory czerwonego stożka) i tritanomalię (wadliwe fotoreceptory niebieskiego stożka).

Protans (protanomalia i protanopia) i deutans (deuteranomalia i deuteranopia), powszechnie znane jako protanopia, to najbardziej typowe typy ślepoty barw.

Protanomalia, szczyty czułości spektralnej czerwonych czopków są przesunięte w kierunku niebieskim, podczas gdy maksima czułości zielonych czopków są przesunięte ku czerwieni.

Schemat ideowy procesu wytwarzania proponowanej plazmonicznej soczewki kontaktowej 2D opartej na PDMS oraz (b) rzeczywisty obraz wytworzonej elastycznej plazmonicznej soczewki kontaktowej 2D.© Roostaei, N. and Hamidi, SM (2022)

Chociaż wykonano wiele cennej pracy w opracowywaniu niezawodnych metod leczenia ślepoty barw w oparciu o kilka metod medycznych dla tej choroby, główne zmiany stylu życia pozostają otwartą debatą. Terapia genowa, przyciemniane okulary, soczewki, filtry optyczne, okulary optoelektroniczne i ulepszenia komputery i urządzenia mobilne to tematy poruszane w poprzednich badaniach.

Przyciemniane szkła z kolorowymi filtrami zostały dokładnie przebadane i wydają się być powszechnie dostępne w leczeniu CVD.

Chociaż te okulary są skuteczne w zwiększaniu percepcji kolorów przez osoby z daltonizmem, mają wady, takie jak wysoka cena, duża waga i rozmiar oraz brak integracji z innymi okularami korekcyjnymi.

W celu korekcji CVD niedawno zbadano soczewki kontaktowe opracowane przy użyciu pigmentów chemicznych, metapowierzchni plazmonicznych i cząstek plazmonicznych w nanoskali.

Jednak te soczewki kontaktowe napotykają wiele przeszkód, w tym brak biokompatybilności, ograniczone zastosowanie, słabą stabilność, wysoką cenę i złożone procesy produkcyjne.

W niniejszej pracy zaproponowano dwuwymiarowe biokompatybilne i elastyczne plazmoniczne soczewki kontaktowe na bazie polidimetylosiloksanu (PDMS) do korekcji ślepoty barw, ze szczególnym uwzględnieniem najczęściej występującej ślepoty barw, anomalii deuterochromatycznych (czerwono-zielonych).

PDMS to biokompatybilny, elastyczny i przezroczysty polimer, który można wykorzystać do produkcji soczewek kontaktowych. Ta nieszkodliwa i biokompatybilna substancja znalazła wiele zastosowań w przemyśle biologicznym, medycznym i chemicznym.

W ramach tej pracy opracowano biokompatybilne i elastyczne plazmoniczne soczewki kontaktowe 2D wykonane z PDMS, które są niedrogie i proste w projektowaniu, stosując łagodną nanoskalową metodę litografii i przetestowano korekcję deuteronową.

Soczewki wykonane są z PDMS, hipoalergicznego, nieszkodliwego, elastycznego i przezroczystego polimeru. Ta plazmoniczna soczewka kontaktowa, oparta na zjawisku plazmonicznego rezonansu powierzchniowego (SLR), może być stosowana jako doskonały filtr barwny do korekcji anomalii deuteronowych.

Proponowane soczewki mają dobre właściwości, takie jak trwałość, biokompatybilność i elastyczność, dzięki czemu nadają się do zastosowań w korekcji ślepoty barw.