คอนแทคเลนส์พลาสมาสองมิติที่เข้ากันได้ทางชีวภาพสำหรับการแก้ไขตาบอดสี

ในการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร Scientific Reports คอนแทคเลนส์ plasmonic ที่เข้ากันได้ทางชีวภาพและยืดหยุ่นได้สองมิติถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้ polydimethylsiloxane (PDMS)

งานวิจัย: คอนแทคเลนส์พลาสมาสองมิติที่เข้ากันได้ทางชีวภาพสำหรับการแก้ไขตาบอดสี

ที่นี่ การออกแบบพื้นฐานราคาไม่แพงสำหรับการแก้ไขตาบอดสีแดง-เขียว ได้รับการออกแบบและทดสอบโดยใช้เทคนิคนาโนลิโทกราฟีที่ไม่รุนแรง

การรับรู้สีของมนุษย์มาจากเซลล์รับแสงรูปกรวยสามเซลล์ ได้แก่ เซลล์ยาว (L) ปานกลาง (M) และสั้น (S) ซึ่งจำเป็นสำหรับการดูโทนสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน โดยมีความไวสเปกตรัมสูงสุด 430 , 530 และ 560 นาโนเมตร ตามลำดับ

ตาบอดสีหรือที่เรียกว่าภาวะการมองเห็นสีบกพร่อง (CVD) เป็นโรคตาที่ขัดขวางการตรวจหาและตีความสีต่างๆ โดยเซลล์รับแสงสามเซลล์ที่ทำงานในการมองเห็นปกติและทำงานตามค่าสูงสุดของความไวของสเปกตรัม โรคตานี้อาจ บีบรัดหรือเป็นพันธุกรรม เกิดจากความสูญเสียหรือข้อบกพร่องในเซลล์รับแสงรูปกรวย

แผนผังของกระบวนการผลิตเลนส์ที่ใช้ PDMS ที่เสนอ (b) ภาพของเลนส์ที่ใช้ PDMS ที่ประดิษฐ์ขึ้น และ (c) การแช่เลนส์ที่ใช้ PDMS ในสารละลายทองคำ HAuCl4 3H2O สำหรับเวลาในการฟักตัวที่ต่างกัน © Roostaei, N. และ Hamidi, SM (2022)

Dichroism เกิดขึ้นเมื่อเซลล์รับแสงรูปกรวยชนิดใดชนิดหนึ่งในสามชนิดขาดหายไปอย่างสมบูรณ์และจัดเป็น proteophthalmia (ไม่มีเซลล์รับแสงรูปกรวยสีแดง) สายตาผิดปกติ (ไม่มีเซลล์รับแสงรูปกรวยสีเขียว) หรือตาบอดสีแบบไตรรงค์ (ขาดเซลล์รับแสงรูปกรวยสีน้ำเงิน)

Monochromaticity ซึ่งเป็นรูปแบบที่พบบ่อยน้อยที่สุดของการตาบอดสีนั้นมีลักษณะเฉพาะโดยไม่มีเซลล์รับแสงรูปกรวยอย่างน้อยสองประเภท

โมโนโครเมติกส์นั้นตาบอดสีอย่างสมบูรณ์ (ตาบอดสี) หรือมีเพียงเซลล์รับแสงรูปกรวยสีน้ำเงิน ไตรโครมาซีที่ผิดปกติประเภทที่สามเกิดขึ้นหากเซลล์รับแสงรูปกรวยชนิดใดชนิดหนึ่งทำงานผิดปกติ

Trichromacy ผิดปกติแบ่งออกเป็นสามประเภทตามชนิดของข้อบกพร่องของตัวรับแสงรูปกรวย: ดิวเทอราโนมาลี (เซลล์รับแสงรูปกรวยสีเขียวที่บกพร่อง), โปรทาโนมาลี (เซลล์รับแสงรูปกรวยสีแดงที่บกพร่อง) และไทรทาโนมาลี (เซลล์รับแสงรูปกรวยสีน้ำเงินที่บกพร่อง) เซลล์รับแสง)

Protans (protanomaly และ protanopia) และ deutans (deuteranomaly และ deuteranopia) ที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อ Protanopia เป็นโรคตาบอดสีที่พบได้บ่อยที่สุด

Protanomaly จุดสูงสุดของความไวสเปกตรัมของเซลล์รูปกรวยสีแดงจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน ในขณะที่ค่าความไวสูงสุดของเซลล์รูปกรวยสีเขียวจะเปลี่ยนเป็นสีแดง เนื่องจากความไวของสเปกตรัมที่ขัดแย้งกันของตัวรับแสงสีเขียวและสีแดง ผู้ป่วยจึงไม่สามารถแยกแยะเฉดสีที่ต่างกันได้

แผนผังของกระบวนการผลิตคอนแทคเลนส์พลาสโมนิก 2D ที่ใช้ PDMS และ (b) ภาพจริงของคอนแทคเลนส์พลาสโมนิกแบบยืดหยุ่น 2 มิติที่ประดิษฐ์ขึ้น © Roostaei, N. และ Hamidi, SM (2022)

แม้ว่าจะมีงานอันล้ำค่ามากมายในการพัฒนาวิธีรักษาภาวะตาบอดสีแบบใช้การไม่ได้โดยอิงตามแนวทางทางการแพทย์หลายประการสำหรับภาวะนี้ การปรับเปลี่ยนรูปแบบการใช้ชีวิตที่สำคัญยังคงเป็นประเด็นถกเถียงกันอย่างเปิดเผย การบำบัดด้วยยีน แว่นย้อมสี เลนส์ ฟิลเตอร์ออปติคัล แว่นตาออปโตอิเล็กทรอนิกส์ คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์มือถือเป็นหัวข้อที่กล่าวถึงในการวิจัยก่อนหน้านี้

แว่นตาย้อมสีพร้อมฟิลเตอร์สีได้รับการวิจัยอย่างละเอียดถี่ถ้วนและดูเหมือนว่าจะมีจำหน่ายในวงกว้างสำหรับการรักษาโรคหัวใจและหลอดเลือด

แม้ว่าแว่นตาเหล่านี้จะประสบความสำเร็จในการเพิ่มการรับรู้สีสำหรับคนตาบอดสี แต่ก็มีข้อเสีย เช่น ราคาสูง น้ำหนักมากและเทอะทะ และขาดการผสานรวมกับแว่นตาแก้ไขสายตาอื่นๆ

สำหรับการแก้ไข CVD คอนแทคเลนส์ที่พัฒนาขึ้นโดยใช้สีเคมี พลาสโมนิก metasurfaces และอนุภาคระดับนาโนพลาสโมนิกได้รับการตรวจสอบเมื่อเร็วๆ นี้

อย่างไรก็ตาม คอนแทคเลนส์เหล่านี้ต้องเผชิญกับอุปสรรคมากมาย รวมถึงการขาดความเข้ากันได้ทางชีวภาพ การใช้งานที่จำกัด ความเสถียรต่ำ ราคาสูง และกระบวนการผลิตที่ซับซ้อน

ผลงานชิ้นนี้นำเสนอคอนแทคเลนส์พลาสโมนิกแบบสองมิติที่เข้ากันได้ทางชีวภาพและยืดหยุ่นได้โดยใช้โพลิไดเมทิลไซลอกเซน (PDMS) สำหรับการแก้ไขตาบอดสี โดยเน้นเป็นพิเศษที่ตาบอดสีที่พบบ่อยที่สุด ตาบอดสีผิดปกติ (สีแดง- เขียว)

PDMS เป็นพอลิเมอร์ที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ ยืดหยุ่น และโปร่งใส ซึ่งใช้ทำคอนแทคเลนส์ได้ สารที่ไม่เป็นอันตรายและเข้ากันได้ทางชีวภาพนี้พบการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมชีวภาพ การแพทย์ และเคมี

ในงานนี้ คอนแทคเลนส์พลาสโมนิกแบบ 2 มิติที่เข้ากันได้ทางชีวภาพและยืดหยุ่นได้ซึ่งทำจาก PDMS ซึ่งมีราคาไม่แพงและออกแบบได้ตรงไปตรงมา ได้รับการพัฒนาโดยใช้วิธีการพิมพ์หินขนาดนาโนระดับอ่อน และทดสอบการแก้ไขด้วยดิวเทอรอน

เลนส์ทำมาจาก PDMS ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่ไม่ก่อให้เกิดการแพ้ ไม่เป็นอันตราย ยืดหยุ่นและโปร่งใส คอนแทคเลนส์ชนิดพลาสโมนิกนี้ ซึ่งอิงจากปรากฏการณ์ของคลื่นโซแนนซ์พื้นผิวตาข่ายพลาสโมนิก (SLR) สามารถใช้เป็นฟิลเตอร์สีที่ยอดเยี่ยมสำหรับการแก้ไขความผิดปกติของดิวเทอรอน

เลนส์ที่นำเสนอมีคุณสมบัติที่ดี เช่น ความทนทาน ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ และความยืดหยุ่น ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานแก้ไขอาการตาบอดสี