Най-разпространените днес меки контактни лещи лесно се покриват с фини драскотини при всекидневното поставяне, сваляне и почистване.
С течение на времето тези микроскопични увреждания могат да раздразнят окото и да влошат качеството на зрението.
Когато драскотините станат видими, лещата трябва да бъде изхвърлена, което означава допълнителни разходи и повече отпадъци. Ако обаче останат незабелязани, те могат да се превърнат в скрит риск за здравето на човека, който носи лещите.
Една нова разработка показва, че появата на драскотина може би вече няма непременно да означава край на контактната леща или компромис с безопасността.
Контактни лещи, които се възстановяват само за час
Химиците Джун-Хюн Чой и Бьонг-Ки Чо от Университета „Данкук“ в Южна Корея са разработили специални контактни лещи, способни да се самовъзстановяват само след един час излагане на ултравиолетова светлина.
Разработката е част от по-широка технологична тенденция, при която контактната леща постепенно се превръща от обикновено средство за коригиране на зрението в многофункционално медицинско устройство. Учени вече експериментират например с контактни лещи, които позволяват възприемането на инфрачервена светлина, както и с други интелигентни материали, разширяващи възможностите на този миниатюрен продукт.
Изследователите са използвали специално подбрана комбинация от молекули, за да създадат самовъзстановяващите се контактни лещи. (Choi and Cho, ACS Appl. Polym. Mater., 2026)
Как действа самовъзстановяващият се хидрогел
В основата на новия хидрогелен материал е т.нар. дисулфиден омрежващ агент – малка молекула, която съдържа химична връзка между два серни атома. Нейното важно свойство е, че дори след разкъсване може отново да образува връзки.
Хидрогеловете представляват порести полимерни мрежи, способни да задържат голямо количество вода. Именно тази структура ги прави меки, еластични и подходящи за пряк контакт с човешките тъкани. Разработването на здрави и самовъзстановяващи се хидрогелове е обещаващо направление не само в офталмологията, но и при създаването на изкуствени тъкани, системи за контролирано освобождаване на лекарства и меки роботизирани устройства.
„В настоящата работа подробно са описани синтезът, механичните свойства и функционалната оценка на тази система от хидрогел, омрежен чрез дисулфидни връзки. Демонстрирано е и преминаването от лабораторни хидрогелни образци към практичен модел на формована контактна леща“, пишат изследователите в ACS Applied Polymer Materials.
Дисулфидният омрежващ агент е комбиниран с метакрилатен полимер, чиито молекули образуват дълги вериги. Когато по повърхността се появи драскотина, физическите връзки между тези полимерни вериги се прекъсват. Под въздействието на ултравиолетовата светлина обаче те могат да се свържат отново.
Учените добавят и втори полимер, който повишава устойчивостта на хидрогела срещу надраскване и ограничава полепването на бактерии и други замърсявания. След това новият материал е сравнен с контролен образец, изработен със стандартен омрежващ агент.
Съчетаването на нови материали и оптични технологии вече води и до други необичайни разработки. Сред тях са спираловидните контактни лещи, които използват своеобразен „оптичен вихър“, за да фокусират светлината на различни разстояния и при различни условия на осветеност.
Какво показват изпитванията
„При предлаганите на пазара хидрогелни контактни лещи повърхностните драскотини, причинени от всекидневното носене и почистване, се срещат много по-често от пълните разкъсвания“, отбелязват учените.
„DS-хидрогелът показа ефективно възстановяване на повърхностните драскотини, докато при контролния хидрогел, който не съдържаше дисулфидния DS омрежващ агент, при същите условия не беше наблюдавано видимо възстановяване.“
Вляво се вижда драскотината преди обработката, а вдясно – възстановената повърхност на новия материал за контактни лещи. (Choi and Cho, ACS Appl. Polym. Mater., 2026)
От химична гледна точка ултравиолетовата светлина задейства процес, известен като обмен на дисулфидни връзки. Връзките между серните атоми около увредената зона се разместват и изграждат отново, като постепенно свързват разкъсаните полимерни вериги от двете страни на драскотината.
При експериментите материалът е облъчван в продължение на един час с ултравиолетова светлина с дължина на вълната 365 нанометра. Процедурата се извършва при стайна температура, а резултатите показват възстановяване на около 90% от първоначалната структурна здравина.
Наред със способността си да се самовъзстановява новият материал задържа вода почти толкова добре, колкото използваните днес меки контактни лещи, и показва отлична устойчивост срещу надраскване. Това означава, че бъдещите лещи не само биха могли да заличават вече появилите се драскотини, но и вероятно ще се увреждат по-трудно.
Допълнителните изпитвания показват, че защитният слой запазва прозрачността на материала в много висока степен – дори след механично изтриване тя намалява само с около 2%. Това е особено важно при оптичните изделия, защото и най-малките промени в прозрачността или разсейването на светлината могат да се отразят върху качеството на зрението.
От лабораторния образец до практично медицинско изделие
Резултатите показват, че химичният подход, основан на дисулфидни връзки, може да се използва за създаването на самовъзстановяващи се и по-добре защитени полимерни материали. Една от възможностите е в бъдеще специално разработени UV устройства едновременно да почистват и възстановяват контактните лещи.
На този етап обаче това е само потенциално приложение, а не препоръка за домашна употреба. Различните UV устройства работят с различна мощност, дължина на вълната и продължителност на облъчване. Контактните лещи, които се предлагат в момента, не са произведени от описания самовъзстановяващ се материал и не бива да се поставят под домашни ултравиолетови лампи с надеждата, че ще бъдат поправени.
„Съчетанието от способност за самовъзстановяване, трайна защита срещу замърсяване и повишена устойчивост на надраскване показва потенциала на тази платформа от хидрогел, омрежен чрез дисулфидни връзки, за създаването на следващо поколение функционални контактни лещи“, пишат авторите.
„Като цяло представената стратегия за проектиране на материала очертава обещаващ път към създаването на дълготрайни, устойчиви и високоефективни офталмологични устройства на основата на хидрогел.“
Контактните лещи все по-често се разглеждат като платформа за различни медицински технологии. Други изследователски екипи разработват например „лечебни“ контактни лещи, които постепенно освобождават медикаменти върху повърхността на окото. И при тях хидрогелната структура има ключова роля, защото позволява на материала едновременно да остане мек и да съхранява активното вещество.
Самовъзстановяване без силно нагряване
Подобни самовъзстановяващи се материали са демонстрирани и преди, но за активирането им обикновено са били необходими температури, значително по-високи от стайната. Продължителното нагряване не е подходящо за меките контактни лещи, тъй като може да изсуши или деформира деликатния материал.
Фактът, че новият хидрогел се възстановява при стайна температура с помощта на сравнително достъпно оборудване, представлява важна стъпка напред.
На теория това би позволило износените и надраскани контактни лещи да бъдат поставени в специален контейнер, който едновременно ги почиства и възстановява, а само час по-късно те да бъдат почти като нови.
Преди подобен продукт да достигне до пазара обаче предстои още много работа. Необходими са допълнителни изпитвания за безопасност, дълготрайност и съвместимост с човешкото око, както и съответните регулаторни одобрения. Това е напълно задължително за всяко изделие, което се поставя непосредствено върху очната повърхност.
Въпреки това разработката очертава бъдеще, в което контактните лещи могат да бъдат значително по-здрави, по-дълготрайни и по-безопасни.
Важно уточнение: докато не бъдат разработени и одобрени специални самовъзстановяващи се продукти, всяка видимо повредена, скъсана или деформирана леща трябва да бъде свалена и заменена. Контактните лещи са медицински изделия, а неправилното им носене, почистване или съхранение увеличава риска от раздразнения, възпаления и инфекции на роговицата.
Защо микродраскотините не са безобидни
„При носенето на контактни лещи микродраскотините, причинени от мигането или от обичайното почистване, могат да разсейват светлината и да предизвикват отблясъци. Освен това те създават места, към които могат да се прикрепят протеини и микроорганизми, като по този начин застрашават здравето на окото“, обясняват изследователите.
„Загрубелите от драскотини и микропукнатини повърхности улесняват полепването и натрупването на протеини, което засилва дискомфорта и повишава риска от инфекция.“
Ето защо устойчивостта срещу надраскване има толкова голямо значение. Драскотината не е просто козметичен дефект. Тя може да промени начина, по който светлината преминава през лещата, да увеличи триенето върху окото и да създаде подходяща среда за натрупване на биологични отлагания.
Изследването е публикувано в научното списание ACS Applied Polymer Materials.
