"Умные" контактные линзы могут помочь в лечении основной причины слепоты, считают ученые

Гибкая контактная линза, которая чувствует глазное давление и выпускает лекарство по требованию, может помочь в лечении глаукомы, второй основной причины слепоты во всем мире.

Компактное беспроводное устройство, разработанное группой китайских исследователей и испытанное на глазах свиней и кроликов, похоже, способно определять и снижать повышение глазного давления, что является одной из обычных причин глаукомы.

Глаукома является общим термином для группы глазных заболеваний, при которых повреждение зрительного нерва, передающего зрительную информацию в мозг, вызывает необратимую потерю зрения и слепоту у миллионов людей во всем мире.

Новое исследование делает шаг вперед в разработке устройства, способного определять изменения глазного давления и доставлять терапевтические препараты по мере необходимости.

Недавние попытки разработать умные контактные линзы как носимые устройства для лечения глазных заболеваний были направлены либо на определение изменений давления в глазу, либо на доставку лекарств, но не на то и другое, а лечение глаукомы обычно включает в себя глазные капли, лазерную терапию или хирургию для снижения глазного давления. 

Хотя это звучит захватывающе, имейте в виду, что пока ученые продолжают экспериментировать со всевозможными замечательными устройствами для лечения глазных заболеваний, раннее выявление глаукомы и своевременное лечение остаются жизненно важными.

"После обнаружения глаукомы терапия может остановить или замедлить ухудшение ее состояния в большинстве случаев", - написали Джейми Стейнметц, научный сотрудник вашингтонского Института показателей и оценки здоровья, и ее коллеги в 2020 году, анализируя глобальное бремя глазных заболеваний, включая глаукому.  

Но глаукому, как правило, трудно обнаружить, потому что первым страдает периферическое зрение, а приборы, используемые для диагностики этого заболевания, дают только моментальные измерения внутриглазного давления, которое колеблется в зависимости от активности и циклов сна-бодрствования.

"Отсюда вытекает важность совершенствования систем наблюдения, выделения риска среди членов семьи больных и эффективности лечения после начала лечения", - подчеркивают Стейнметц и соавторы.

Таким образом, контактные линзы, которые плотно прилегают к глазу, обладают большой привлекательностью для доставки терапии глазных заболеваний. Но встраивание электрических цепей и датчиков в маленькие, гибкие, изогнутые и ультратонкие контактные линзы представляет собой серьезную инженерную задачу. 

Чтобы нечто подобное работало, оно должно быть достаточно чувствительным, чтобы определять изменения давления и выпускать точное количество лекарства по требованию - и все это без блокировки зрения и раздражения глаз. 

"Установить сложную тераностическую систему, состоящую из нескольких модулей, на контактную линзу очень сложно", - пишут в своей статье инженер-электрик Ченг Янг из Университета Сунь Ятсена и его коллеги.

Но, похоже, Янг и коллеги добились прогресса - по крайней мере, в изготовлении прототипа линзы, в которую встроено несколько датчиков, чтобы избежать возможного раздражения глаз, и уникального дизайна снежинки, вырезанной лазером.

Она предназначена для лечения острой угловой глаукомы - менее распространенной формы глаукомы, которая может возникнуть при внезапном или постепенном повышении давления жидкости внутри глаза.

По словам исследователей, двухслойная линза покрыта противоглаукомным препаратом бримонидином, а между ними находится ультратонкая воздушная пленка. Эта воздушная пленка подключается к консольной электрической цепи, которая регистрирует изменения внутриглазного давления, когда воздушный карман сжимается под воздействием внешнего давления со стороны глаза.

Если и когда внутриглазное давление достигает уровня высокого риска, беспроводная система запускает высвобождение бримонидина, который течет с нижней стороны линзы через роговицу в глаз, подталкиваемый электрическим током в процессе, известном как ионтофорез.

"Двухслойный дизайн линзы позволил создать компактную структуру для размещения нескольких электронных модулей, расположенных в области обода контактной линзы", что означает, что она не должна закрывать обзор пользователям, пишут Янг и коллеги.

Пока, однако, устройство было протестировано только на глазных яблоках свиней и живых кроликах, поэтому необходимы дополнительные исследования, прежде чем линза сможет пройти клинические испытания на людях.

Но пока исследователи сообщают, что их устройство может определять изменения внутриглазного давления, доставлять антиглаукомные препараты с помощью ионтофореза и "быстро снижать" глазное давление, как и было задумано.

В этих экспериментах глазное давление кроликов также оставалось низким и не восстанавливалось, как это было при доставке глазных капель бримонидина в качестве контрольного лечения, так что это выглядит несколько многообещающе.

"Эта умная система обеспечивает многообещающую методику, которая может быть распространена на другие офтальмологические заболевания", - пишут Янг и коллеги.

Более того, исследователи утверждают, что их методы изготовления совместимы с крупномасштабными и экономически эффективными производственными процессами, которые в настоящее время используются для изготовления компьютерных печатных плат, поэтому, как бы неприглядно ни звучало это устройство, оно может быть изготовлено относительно легко.

Но, конечно, мы должны внимательно следить за тем, что покажут дальнейшие исследования.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.