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Pubblicando sulla rivista Additive Manufacturing, un team di ricercatori del Manipal Institute of Higher Education in India riporta lo sviluppo di una lente a contatto auto-bagnatura stampata in 3D. Attualmente nella fase di pre-convalida, la ricerca ha importanti implicazioni per lo sviluppo di dispositivi medici di nuova generazione basati su lenti a contatto.
Lenti a contatto intelligenti
Studio: lenti a contatto autoumidificanti con flusso capillare. Credito immagine: Kichigin/Shutterstock.com
Le lenti a contatto sono spesso utilizzate per correggere la vista e hanno il vantaggio di essere più facili da indossare rispetto agli occhiali. Inoltre, hanno usi cosmetici, poiché alcune persone le trovano esteticamente più piacevoli. Oltre a questo uso tradizionale, le lenti a contatto sono state esplorate per applicazioni in biomedicina per sviluppare dispositivi di rilevamento intelligente non invasivi e diagnostica point-of-care.
Sono stati condotti diversi studi in questo settore e sono state sviluppate alcune innovazioni degne di nota. Ad esempio, Google lens è una lente a contatto intelligente che può essere utilizzata per monitorare i livelli di glucosio nelle lacrime e fornire informazioni diagnostiche per le persone con diabete. Pressione intraoculare e occhio i movimenti possono essere monitorati utilizzando dispositivi intelligenti. I materiali nanostrutturati sono stati incorporati in piattaforme di rilevamento intelligenti basate su lenti a contatto per fungere da sensori.
Tuttavia, l'uso di questi dispositivi può essere impegnativo, ostacolando lo sviluppo commerciale di piattaforme basate su lenti a contatto. Indossare lenti a contatto per lunghi periodi di tempo può causare disagio e tendono a seccarsi, causando più problemi a chi le indossa. Lenti a contatto interferire con il naturale processo di ammiccamento, con conseguente insufficiente ritenzione idrica e danni al delicato tessuto dell'occhio umano.
I metodi tradizionali includono colliri e tappi puntuali, che migliorano la stimolazione lacrimale per idratare gli occhi. Negli ultimi anni sono stati sviluppati due nuovi approcci.
Nel primo approccio, il grafene a strato singolo viene utilizzato per ridurre l'evaporazione dell'acqua, sebbene questo approccio sia ostacolato da complessi metodi di fabbricazione. Nel secondo metodo, il flusso elettroosmotico viene utilizzato per mantenere idratata la lente, sebbene questo metodo richieda lo sviluppo di affidabili biocompatibili batterie.
Le lenti a contatto sono tradizionalmente prodotte utilizzando metodi di lavorazione al tornio, formatura e colata in rotazione. I processi di stampaggio e fusione in rotazione presentano vantaggi economici, ma sono ostacolati da complessi trattamenti di post-elaborazione per migliorare l'adesione del materiale alla superficie dello stampo. La fabbricazione al tornio è un processo complesso e costoso con vincoli di progettazione.
La produzione additiva è emersa come un'alternativa promettente alle tradizionali tecniche di produzione di lenti a contatto. Queste tecniche offrono vantaggi come tempi ridotti, maggiore libertà di progettazione ed economicità. La stampa 3D di lenti a contatto e dispositivi ottici è ancora agli inizi e la ricerca su questi processi sono carenti. Le difficoltà sorgono con la perdita delle caratteristiche strutturali e una debole adesione interfacciale nella post-elaborazione. Diminuendo le dimensioni del gradino si ottiene una struttura più liscia, che migliora l'adesione.
Sebbene sempre più ricerche si siano concentrate sull'uso di metodi di stampa 3D per realizzare lenti a contatto, mancano discussioni sulla creazione di stampi rispetto alle lenti stesse. La combinazione della tecnologia di stampa 3D con i metodi di produzione tradizionali offre il meglio di entrambi i mondi.
Gli autori hanno utilizzato un nuovo metodo per stampare in 3D lenti a contatto autobagnanti. La struttura principale è stata fabbricata utilizzando la stampa 3D e il modello è stato sviluppato utilizzando AutoCAD e stereolitografia, una tecnica di stampa 3D comune. Il diametro del dado è di 15 mm e il l'arco di base è di 8,5 mm. La dimensione del passo nel processo di produzione è di soli 10 µm, superando i problemi tradizionali con le lenti a contatto stampate in 3D.
Lenti a contatto intelligenti
Le aree ottiche delle lenti a contatto prodotte vengono levigate dopo la stampa e replicate su PDMS, un materiale elastomerico morbido. La tecnica impiegata in questa fase è un metodo di litografia morbida. Una caratteristica fondamentale delle lenti a contatto stampate è la presenza di microcanali curvi all'interno della struttura , che dà loro la capacità di auto-bagnare. Inoltre, l'obiettivo ha una buona trasmissione della luce.
Gli autori hanno scoperto che la risoluzione dello strato della struttura determinava le dimensioni dei microcanali, con canali più lunghi stampati al centro della lente e lunghezze più corte ai bordi delle strutture stampate. Tuttavia, se esposte al plasma di ossigeno, le strutture diventavano idrofile , facilitando il flusso del fluido capillare e bagnando le strutture stampate.
A causa della mancanza di dimensioni dei microcanali e controllo della distribuzione, i microcanali con microcanali ben definiti ed effetti di passaggio ridotti sono stati stampati sulla struttura principale e quindi replicati sulla lente a contatto. Utilizzare acetone per lucidare le regioni ottiche della struttura principale e stampare capillari curvi per aggirare la perdita di trasmissione della luce.
Gli autori affermano che il loro nuovo metodo non solo migliora la capacità di auto-idratante delle lenti a contatto stampate, ma fornisce anche una piattaforma per lo sviluppo futuro di lenti a contatto abilitate per lab-on-a-chip. Ciò apre le porte al loro utilizzo come reale funzionale applicazioni di rilevamento di biomarcatori temporali. Nel complesso, questo studio fornisce un'interessante direzione di ricerca per il futuro dei dispositivi biomedici basati su lenti a contatto.
Tempo di pubblicazione: 30-aprile-2022
