Las secciones y los fluidos corporales humanos contienen moléculas conocidas como biomarcadores que contienen una gran cantidad de información sobre la salud del cuerpo y la presencia de enfermedades. Entre las secreciones como lágrimas, sudor y saliva, las lágrimas se consideran la mejor fuente de biomarcadores, con concentraciones similares a las que se encuentran en la sangre. Las lágrimas también son estériles, fácilmente disponible y susceptibles a los perjudiciales efectos del cambio de temperatura, la evaporación y la tasa de secreción.
Los biomarcadores útiles y medibles que se encuentran en las lágrimas incluyen los iones de sodio, que son indicadores útiles de la enfermedad del ojo seco, y las moléculas de glucosa, una herramienta de diagnóstico temprano para la diabetes. Además, la medición del pH de las lágrimas se puede utilizar para comprobar la viabilidad celular, la eficacia de los fármacos y los signos de enfermedad.
La medición del pH de las lágrimas se puede utilizar para comprobar la viabilidad celular, la eficacia de los fármacos y los signos de enfermedad
Por lo tanto, la capacidad de recolectar lágrimas de manera efectiva y medir su pH y niveles de biomarcadores en tiempo real es muy deseable. Un enfoque que se está explorando activamente es la idea de biosensores de lentes de contacto. Tales lentes de contacto podrían diseñarse para incluir pequeños canales en sus superficies para guiar el flujo de lágrimas a pequeños depósitos para su recolección y monitoreo.
Los materiales flexibles y transparentes, conocidos como hidrogeles, se utilizan comercialmente para fabricar lentes de contacto; son fáciles de trabajar y rentables. Sin embargo, hasta la fecha, no han demostrado ser materiales con la cual se confecciona canales y embalses, como que son sensibles a las técnicas de fabricación necesarias. En esfuerzos anteriores, los hidrogeles han sido vulnerables a las deformidades causadas por los solventes o las condiciones de temperatura y vacío requeridas por algunos métodos de fabricación. Otros métodos han producido hidrogel canales con superficies rugosas o dimensiones no uniformes.
Una colaboración equipo, que incluye un grupo de la Terasaki Inst itute para la innovación biomédica, ha desarrollado un método de fabricación para satisfacer todos los desafíos en la fabricación de un hidrogel de contacto para biomarcadores de detección. El equipo comenzó optimizando los componentes del hidrogel para obtener características elásticas que permitirían diseñarlo en varias formas con un perfil de superficie suave. A continuación, crearon microcanales en el hidrogel con el uso de un molde impreso en 3D. El paso final en el proceso de fabricación fue encerrar el hidrogel canales mediante unión por una capa itional de hidrogel sobre la superficie microcanal.
Una vez que el prototipo exitoso fue completado, fue probado extensivamente para su desempeño en la canalización y recogida de fluidos. Las tasas de flujo de lágrimas artificiales en los canales se midieron a diferentes niveles de hidratación, con un flujo cero medido en la deshidratación completa y un flujo espontáneo completo observado en una hidratación completa.
Este descubrimiento abre la posibilidad para las lentes a ser un medio de prevenir la enfermedad del ojo seco
Una observación digna de mención durante estas pruebas fue que cuando el hidrogel estaba levemente deshidratado, el flujo de líquido en los canales se detenía, pero cuando se aplicaba presión rítmica adicional, el flujo se reanudaba. Esta fue una demostración importante de apoyo a la hipótesis de que el parpadeo de los ojos también proporcionaría la presión necesaria y la hidratación adicional necesaria para permitir el flujo de lágrimas en la lente de contacto y, por lo tanto, en el ojo.
“Además de nuestra fabricación exitosa de microcanales en hidrogeles de lentes de contacto comerciales, también encontramos que la presión del ojo-parpadeo puede facilitar el intercambio lagrimal en la lente ásperas estos microcanales, dijo Shiming Zhang, Ph.D., del equipo de investigación del Instituto Teras aki. "Este descubrimiento abre la posibilidad para las lentes a ser un medio de prevenir la enfermedad del ojo seco”.
A continuación, el equipo creó un prototipo de sensores para recolectar, probar y medir los niveles de pH de las lágrimas artificiales que fluyen a través de los microcanales. También se analizaron los niveles de sodio, y los resultados mostraron un rango de detección de sodio aceptable y previsto para fines de diagnóstico. Los objetivos adicionales serían sintonizar factores tales como humedad, e hidratación y aplicada presión y mejorar los caudales de la lente de contacto.