Коллаборативная группа исследователей из Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI) разработала прототип контактной линзы, специально предназначенной для профилактики синдрома сухого глаза, индуцированного контактными линзами (contact lens-induced dry eye, CLIDE). Новая линза помогает лечить это состояние, обеспечивая ток слезной жидкости в ответ на нормальное моргание.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Small.

Отмечалось, что 30–50% из 140 млн человек, использующих контактные линзы в мире, страдают от CLIDE. Заболевание вызвано недостаточным током слезы от внешней поверхности контактной линзы в зону под линзой. В результате возникает избыточное испарение слезы, что и приводит к клиническим проявлениям CLIDE.

Существующие на тот момент варианты лечения включали увлажняющие капли, гели или лубриканты, более частую замену линз или изменение материала линз. Также применялись терапии век, включая массаж век и теплые компрессы.

В более тяжелых случаях могли использоваться слезные точки — устройства, помещаемые в слезные канальцы для предотвращения оттока слезы, а также ручная стимуляция слезных желез. Эффективность этих методов варьировала, при этом существовал риск потенциально вредного накопления лекарственных препаратов в организме, а неудобные для пациента методы способствовали низкой приверженности лечению.

Предыдущие попытки лечения CLIDE были признаны неэффективными

Предпринимались предыдущие попытки использовать контактные линзы для лечения синдрома сухого глаза, например, самоувлажняющиеся линзы с металлическими электродами и линзы с графеновым покрытием для уменьшения потери влаги. Однако эти подходы могли ставить под угрозу безопасность и комфорт пациента, а также были дорогостоящими и непрактичными.

Стратегия, примененная командой TIBI, использовала дизайн контактной линзы с микроканалами для улучшения подвижности и тока слезной жидкости с целью профилактики сухости глаза. Внешние устройства не требовались, поскольку давление создавалось естественным морганием.

Исследователи применили методику, позволяющую экономить время, для создания прототипа линзы. Форма для линзы была изготовлена из смеси силиконового полимера, что позволяло извлекать отлитую линзу простым осторожным изгибанием формы.

Предыдущие методики требовали вымачивания линзы в горячей воде в течение 12 часов для ее извлечения. Новый метод позволял получать линзы, которые могли быть в 30 раз меньше предыдущих, а также высококачественные гладкие микроканалы. Для создания резервуаров на концах каждого микроканала, обеспечивающих приток и отток жидкости, использовалось специальное устройство.

Исследователи применили инновационные методы в дизайне линз

Инновационные методы также использовались при инкапсуляции микроканалов в сборку типа "сэндвич" под покровным слоем линзы. Первоначально линзы сворачивались из-за дегидратации, вызванной процессом подготовки двух поверхностей линзы для более прочного соединения. Эта проблема была решена с помощью водорастворимого адгезива для фиксации двух линз на держателях. Это не только позволило добиться более равномерного соединения линз, но и защитило их от повреждений.

Инкапсуляция микроканалов из poly(HEMA)

Исследователи тщательно изучили стабильность и герметичность инкапсулированных линз с микроканалами, прежде чем подвергнуть их серии испытаний с помощью разработанного ими устройства, имитирующего моргание веком. Этот механизм был встроен в прототип линзы для искусственного создания давления и стимуляции слезопродукции.

После различных экспериментов была признана эффективной конфигурация с микроканалами квадратного поперечного сечения, расположенными по новой круговой схеме на поверхности линзы; такая схема соответствовала функции и кривизне линзы и обеспечивала оптимальный ток жидкости.

В порядке демонстрации концепции команда показала, что разработанная линза способна направлять ток слезы с поверхности линзы под нее для борьбы с синдромом сухого глаза. Ученые измерили эти потоки и обнаружили, что они вызываются низкими уровнями давления, аналогичными тем, которые возникают при нормальном моргании. В дальнейшем планировалось разработать эксперименты для тестирования этих линз на животных моделях и у пациентов.

Али Хадемхоссейни (Ali Khademhosseini), директор и генеральный директор TIBI, отметил, что инновационные методы, примененные его командой, предоставляют потенциальное решение для миллионов людей, и выразил надежду на то, что удастся продолжить усилия по реализации этого решения.

Источник:

Yangzhi Zhu et al., A Microfluidic Contact Lens to Address Contact Lens Induced Dry Eye, Small (2022). DOI: 10.1002/smll.202207017