Новые возможности применения контактных линз
Оказывается контактные линзы можно использовать не только по их непосредственному предназначению. Еще полвека назад контактные линзы были предложены в качестве средства доставки лекарственных средств в организм человека, однако были обнаружены проблемы с контролем дозировки высвобождаемых из линзы лекарств. В настоящее время уже разработаны лечебные контактные линзы для больных глаукомой, способные в течение длительного периода времени (до одного месяца) поддерживать нужную концентрацию лекарственного средства во внутриглазной жидкости. Такие линзы способны заменить традиционные капли для снижения внутриглазного давления. И такой способ доставки лекарств, как утверждают разработчики, более эффективен, чем традиционный.
Справочно. Глаукомой принято называть группу хронических заболеваний глаз, характеризующуюся постоянным или периодическим повышением внутриглазного давления с развитием трофических расстройств в путях оттока внутриглазной жидкости, в сетчатке и в зрительном нерве, обуславливающих появление типичных дефектов в поле зрения и развитие краевой экскавации (углубление, продавливание) диска зрительного нерва и полной слепоте. Нужно отметить, что даже в настоящее время отсутствуют единые представления о причинах возникновения и механизмах развития данного заболевания.
Обычно при терапии глаукомы используют капли для снижения внутриглазного давления. Однако капли обладают рядом недостатков. Одной из проблем, с которой приходится сталкиваться врачам и пациентам – трудность подбора правильной дозировки капель из-за сравнительно низкого процента лекарственного проникновения препарата. Глубже роговицы приникает, как правило, не более 10 процентов вводимой дозы лекарства, что требует повышения дозировки и грозит негативными побочными эффектами. Также капли зачастую вытекают из глаза при закапывании, что также приводит к непостоянной дозировке лекарства.
Для решения этой проблемы разработчики внедрили в контактную линзу полимерную пленку, содержащую лечебный препарат. Контроль постоянства и длительности процесса, а также количества высвобождаемого препарата осуществляется за счет выверенного объема биоразлагаемого полимера. Опыты на животных показали, что линзы способны поддерживать уровень концентрации лечебного препарата во внутриглазной жидкости, сравнимый с эффектом от применения препарата в виде капель, в течение, по крайней мере, месяца. Никаких побочных эффектов от лечебных контактных линз не зафиксировано.
Как полагают разработчики, подобный метод доставки лекарственных препаратов во внутренние отделы глаза может быть использован не только при глаукоме, но и при других офтальмологических заболеваниях.
На протяжении последнего десятилетия ученые разрабатывают контактные линзы со встроенными микрочипами. Сферы применения у них могут быть самые разные. Такие линзы открывают массу возможностей для медицины. Благодаря тому, что они находятся практически внутри организма, встроенный в них компьютер мог бы решать важные для здоровья задачи.
В середине января 2014 года научное подразделение интернет-гиганта Google — Google X — представило контактные линзы способные облегчить жизнь больных сахарным диабетом. Эти приспособления с помощью беспроводного чипа и сенсора измеряют уровень глюкозы в организме человека. В качестве «исходного» материала для измерений линзы используют слезы, они прекрасно отражают происходящие в организме изменения. В настоящее время ученые тестируют прототип такой линзы.
В случае успешных испытаний и их запуска в массовое производство, они бы могли облегчить жизнь миллионам больных сахарным диабетом. При таком заболевании для измерения уровня глюкозы необходимо до нескольких раз в день брать кровь из пальца. По данным Google, линзы могут измерять уровень глюкозы примерно раз в секунду. Сейчас компания работает над добавлением в устройство светодиода, который мог бы сигнализировать человеку о пересечении порогового значения.
В настоящее время Google ведет переговоры с правительственными органами о превращении линз из прототипа в реальный продукт и последующим выпуском его на рынок. А партнеры компании смогут создавать приложения, которые будут взаимодействовать с линзами, получать от них данные и каким-либо образом использовать.
Необходимо отметить, что такие прототипы контактных линз со встроенными чипами существовали и ранее. Первую в мире разработку по встраиванию микрокомпьютера в контактную линзу представили в 2008 году калифорнийские исследователи. Им удалось создать датчик давления, который представлял собой «плату» из серебра изогнутой формы. Соответственно, такая линза могла бы диагностировать глаукому, поскольку это заболевание, как говорилось выше, выражается в повышенном внутриглазном давлении. Причем диагностику можно проводить на самой ранней стадии и таким образом предотвращать ухудшение зрения и слепоту. В 2011 году Microsoft Research представила проект контактной линзы со встроенным чипом подобный разработке Google X, причем над ним работали некоторые из тех людей, которые сейчас работают в Google X. В 2010 году швейцарская микротехнологическая компания Sensimed представила контактные линзы с сенсором для диагностики глаукомы под брендом Triggerfish. В 2011 году она получила разрешение для массовой продажи продукта в Евросоюзе. Но действительно массовым это устройство назвать нельзя. Во-первых, оно очень дорогое. Розничная стоимость комплекта доходит до 8 000 евро. Во-вторых, оно очень громоздкое и не подходит для ежедневного использования. Комплект включает в себя: сами линзы, антенну для получения данных с сенсора, которая приклеивается при помощи специального материала цвета кожи вокруг глаза, портативный приемник, который крепится на тело пациента и кабель, который передает информацию с антенны на приемник. Через Bluetooth показатели можно скачать на компьютер. Создатели Triggerfish уже три года ждут разрешение на продажу устройства в США.
Ученые из института Цюриха оснастили линзы ультратонкими микросхемами (в 50 раз тоньше человеческого волоса). Микросхемы могут контролировать внутриглазное давление пациента, страдающего глаукомой. Электронные схемы сделаны из парилена – материла, используемого при производстве защитного слоя для электронных устройств. Такие схемы способны легко выдерживать вращательные движения глаза, крепятся на любой поверхности, к тому же они не токсичны и биосовместимы.
В 2012 году бельгийские ученые создали крошечный изогнутый ЖК-дисплей, который может быть встроен в контактную линзу и полностью повторять ее форму.
В первой линзе-дисплее был всего один пиксель, на котором ученые изобразили знак доллара. Но вместо него можно использовать затемнение, которое позволит защитить от яркого света глаза, а особенно поврежденную сетчатку или радужную оболочку.
Вместо того, чтобы каждый раз снимать и надевать солнцезащитные очки, владельцы таких линз смогут включать и выключать режим затемнения. Это может происходить автоматически при помощи встроенного датчика освещенности.
Существуют некоторые технические трудности.
Пока что все это — только разработки, которым еще предстоит пройти большой путь до массового использования. Ученые сталкиваются с массой трудностей при попытке создания линз со встроенным компьютером, которые при этом не были бы вредны для глаза.
Во-первых, сложно сделать дисплей или микросхему изогнутой: это либо портит качество дисплея, либо делает линзу слишком жесткой. Во-вторых, экспериментальные линзы сделаны из материала, который не может обеспечить приток воздуха к роговице. Ученым нужно найти такой материал, на который можно было бы закрепить мини-компьютер, но чтобы при этом он «дышал». К тому же необходимо создать способы питания такого компьютера. Сейчас большинство разработок функционируют при помощи беспроводной батареи. В таком случае ее необходимо прикреплять около глаза, что делает устройство менее удобным. Ученые планируют создать крошечный встроенный блок питания. Есть также планы по использованию солнечной энергии для работы «умных линз».
Еще одна проблема: из-за установки дисплея линза становится жесткой и непрозрачной. Для того, чтобы она не раздражала глаз, необходимо создать устройство из таких материалов, которые обеспечивали бы электропроводимость, но при этом были бы достаточно мягкими и прозрачными, а также эластичными и прочными и не требовали бы высоких температур для нанесения, иначе линза расплавится.
Но наука ежедневно двигается вперед, поэтому не стоит сомневаться, что в ближайшие несколько лет ученым удастся создать «умные линзы», которые будут не только полезными и функциональными, но и удобными и безопасными для глаз. Сложности могут возникнуть уже после, когда продукт будет готов к использованию. Например, очки Google Glass, которые человек носит в открытую, уже запрещены в некоторых местах из-за боязни вторжения в частную жизнь и нелегального копирования интеллектуальной собственности. Что тогда говорить о скрытой от невооруженных глаз линзе. Потенциальные возможности «умных линз» огромны, что может насторожить общество, которое и так в последнее время напугано электронной слежкой и вторжением в частную жизнь.