لنزهای تماسی با نانوذرات طلا برای محافظت از چشم

چرا این توسعه ضروری است؟

با استفاده گسترده از دستگاه‌های مبتنی بر لیزر در چندین صنعت مانند پزشکی، آزمایشگاه و سرگرمی، تعداد آسیب‌های تصادفی چشم افزایش یافته است.

میزان این صدمات چشمی در اثر قرار گرفتن در معرض لیزر به طول موج، قدرت و مدت زمان قرار گرفتن در معرض آن بستگی دارد. اشعه ماوراء بنفش (UV) که از طول موج‌های 180 تا 400 نانومتر تشکیل شده است، به دلیل جذب در قرنیه و عدسی چشم به شبکیه نمی‌رسد. متعاقباً، این آسیب شبکیه را کاهش می‌دهد و در عوض می‌تواند باعث آسیب قرنیه یا عدسی شود.

علاوه بر این، طول موج‌های مادون قرمز بیشتر، مانند آنهایی که مربوط به 1400 نانومتر تا 1 میلی‌متر است، توسط آب داخل قرنیه جذب شده و منجر به سوختگی قرنیه می‌شود.

نور مرئی، متشکل از 400 تا 700 نانومتر و مادون قرمز نزدیک شامل طول موج‌های 760 تا 1400 نانومتر، نیز می‌تواند آسیب‌رسان باشد و از طریق قرنیه و عدسی منتقل می‌شود و در نتیجه ممکن است بیش از حد تشعشع روی شبکیه (آسیب‌پذیرترین قسمت چشم) ایجاد شود.

در حالی که نیاز به حفاظت در برابر این آسیب‌ها منجر به توسعه چندین دستگاه تضعیف‌کننده لیزری، عینک طبی و عینک‌های ایمنی شده است، استفاده از این تجهیزات پیشگیرانه هم می‌تواند برای صنایع مختلف ناخوشایند یا غیرقابل‌دسترس باشد. تحقیقات در مورد لنزهای تماسی نرم محافظ لیزری که با نانومواد ترکیب شده‌اند ممکن است یک جایگزین برای استفاده روزمره را فراهم کند.

توسعه لنزهای تماسی محافظ لیزری

عینک‌های طبی و عینک ایمنی محافظ لیزری با استفاده از یون‌های فلزات سنگین یا ذرات کلوئیدی در فیلترهای شیشه‌ای یا اضافه کردن رنگ‌ها به مواد پلیمری در طول پلیمریزاسیون ایجاد می‌شود. محققان تحقیقات نوآورانه‌ای در این زمینه انجام داده‌اند تا لنزهای تماسی نرم محافظ لیزری را توسعه دهند که نانومواد را در بر می‌گیرد. در حالی که مطالعات قبلی در مورد لنزهای تماسی با پوشش گرافن برای محافظت از تداخل الکترومغناطیسی انجام شده است، لنزهای تماسی نرم پلی هیدروکسی اتیل متاکریلات بارگذاری شده با نانوکپسول‌های پوسته-سیلیکا مبتنی بر طلا برای تضعیف طیف وسیعی از طول موج، از جمله نانوذرات طلا برای این کاربرد جدید، انجام شده است.

استفاده از نانوذرات طلا بهینه است، زیرا اندازه آنها کمتر از 100 نانومتر هستند، خواص نوری و سطحی منحصر به فردی دارند و مهم‌تر از همه، منجر به سمیت چشمی نمی‌شوند که آنها را برای ادغام در لنزهای تماسی ایده‌آل می‌کند.

محققان از نانوذرات طلا استفاده کردند که حداکثر جذب محلی را به عنوان طول موج قابل تنظیم تقریباً 520 نانومتر برای ذرات 12 نانومتری به دلیل اثر تشدید پلاسمون سطح موضعی (LSPR) نشان می‌دهد. این امر امکان محافظت از چشم‌ها را در برابر آسیب‌های تصادفی ناشی از لیزر سبز فراهم می‌کند. نانوذرات طلای مورد استفاده در لنز تماسی پلی وینیل الکل (PVA) به دلیل ویژگی‌های مفید آن مانند تثبیت ذرات در حین ساخت به روش ترکویچ و محتوای آب با سازگاری بالا گنجانده شد.

غلظت مورد نظر از طریق رسوب ضد حلال و پراکندگی مجدد به دست آمد. سپس ذرات از طریق چرخه انجماد و ذوب به هم متصل شدند تا در نهایت نتیجه (لنزهای تماسی PVA مملو از نانوذرات طلا (PVA GoldinLens)) حاصل شود. پژوهشگران محققان همچنین مسیر دیگری را دنبال کردند که از لنزهای تجاری و ترکیب نانوذرات طلا استفاده می‌کرد.

کاربردهای جدید

ادغام نانوذرات طلا در لنزهای تماسی ممکن است ابزارهای محافظ مورد نیاز در چندین صنعت را برای جلوگیری از آسیب تصادفی چشمی که حول قرار گرفتن در معرض لیزر می‌چرخد، متحول کند. با این حال، یک کاربرد اضافی نیز در مورد استفاده از این لنزهای جدید برای درمان خشکی چشم بررسی شده است.

خشکی چشم یک بیماری چشمی است که در همه جا حاضر است و 25 درصد بیماران چشمی از این علائم رنج می‌برند. این اختلال می‌تواند به دلیل یک لایه اشکی ناپایدار رخ دهد که باعث تبخیر بیشتر و حجم اشک کمتر و در نتیجه خشکی، پارگی و خستگی چشم می‌شود. اختلال عملکرد غده میبومین (MGD) یکی از دلایل اصلی خشکی چشم است که در 86 درصد موارد خشکی چشم تشخیص داده می‌شود.

بیماران مبتلا به MGD که خشکی چشم را تجربه می‌کنند، غدد کوچکی در پلک دارند که عملکرد نادرست دارد و قادر به ترشح چربی نیست و در نتیجه لایه چربی روی سطح اشک از بین می‌رود. متعاقباً این امر باعث افزایش تبخیر اشک می‌شود.

درمان‌های این اختلال شامل قطره‌های ضد التهابی یا آنتی‌بادی چشم، جراحی چشم و همچنین درمان کمپرس گرم است. گرم کردن غدد در دماهای بالاتر باعث افزایش ترشح چربی می‌شود. این امر باعث بازیابی پوشش روی لایه اشک می‌شود و نرخ تبخیر را کاهش می‌دهد، بنابراین حجم اشک را افزایش می‌دهد و علائم خشکی چشم را به حداقل می‌رساند.

با استفاده از مقالات پشتیبانی شده، محققان بر این باورند که پتانسیل محصول انتقالی جدید آن‌ها موسوم به GoldinLens، می‌تواند به عنوان یک درمان خشکی چشم MGD استفاده شود، زیرا زمانی که با قرار گرفتن در معرض لیزر گرم می‌شود، می‌تواند گرما به غدد بدهد و فرآیند آبشاری را برای کاهش علائم خشکی چشم آغاز کند.

از ارائه جایگزینی برای ابزارهای حفاظتی لیزری برای جلوگیری از آسیب تصادفی چشم گرفته تا پزشکی در حال پیشرفت از طریق اپتیک‌های پیشرفته، استفاده از لنزهای تماسی با نانوذرات طلا ممکن است تحولی برای پیشرفت صنایع و پزشکی باشد.

درباره نویسنده «مرضیه خان»

مرضیه خان عاشق تحقیقات علمی و نوآوری است. او دارای فوق لیسانس فناوری نانو و پزشکی ترمیمی و همچنین لیسانس علوم زیست پزشکی است. او در حال حاضر در NHS کار می‌کند و درگیر یک برنامه نوآوری علمی است.