Egyetlen apró körömkarcolás is tönkreteheti a méregdrága kontaktlencsét, de a dél-koreai kémikusok új anyaga gyorsan regenerálódik. A Dankook Egyetem kutatói olyan öngyógyító kontaktlencse alapanyagot hoztak létre, amely szobahőmérsékleten, ibolyántúli sugárzás hatására mindössze egyetlen óra alatt eltünteti a felületi mikrosérüléseket.
A mindennapi viselés, a behelyezés és a rendszeres tisztítás során a lágy kontaktlencséken szinte elkerülhetetlenül apró karcolások keletkeznek. Bár ezek a mikroszkopikus sérülések szabad szemmel alig láthatóak, komoly veszélyt jelenthetnek a szem egészségére: megváltoztatják a fénysugarak törését, homályos látást és szemszárazságot okoznak, emellett ideális tapadási felületet biztosítanak a baktériumoknak és a könnyben található fehérjéknek.
Miért válnak használhatatlanná a hagyományos lágy lencsék?
A piacon lévő lágy kontaktlencsék döntő többsége úgynevezett hidrogélből, vagyis nagy víztartalmú polimerekből készül. Ebben a struktúrában a molekulaláncokat állandó kémiai kötések tartják össze, amelyek megfelelő rugalmasságot és magas oxigénáteresztő képességet biztosítanak. A szerkezet hátránya viszont az, hogy amennyiben egy kósza porszem, egy köröm vagy a tisztító kendő elszakítja ezeket a kötéseket, a polimerek már nem képesek maguktól újra kapcsolódni.
A mindennapi gyakorlatban a legkisebb karcolás hatására is felborulhat a lencse optikai precizitása. A sérült felületen könnyebben megtelepszenek a kórokozók, ami megnöveli a szaruhártya-gyulladás és a különféle fertőzések kockázatát. Mivel eddig nem létezett hatékony módszer a sérülések javítására, a felhasználók kénytelenek idő előtt kidobni a megsérült eszközt, ami folyamatos anyagi megterhelést és jelentős mennyiségű műanyag hulladékot jelent.
A diszulfid kötés varázslata: UV-fényre reagáló kémiai háló
Choi Jonghyun és Cho Byung-gi, a dél-koreai Dankook Egyetem kémikusai egy teljesen új kémiai megközelítéssel hidalják át a problémát. A kutatók olyan hidrogél szerkezetet hoztak létre, amelybe speciális, kénatomok közötti kötéssel rendelkező molekulákat építettek be. Ezt a polimer hálózatot diszulfid keresztkötésnek nevezik, amelynek legfőbb tulajdonsága a dinamikus átrendeződési képesség.
Amikor a lencse felületén karcolás keletkezik, a kémiai kötések elszakadnak. Azonban amint az anyagot 365 nanométeres hullámhosszúságú UV-fény éri, a kénatomok közötti kötések felbomlanak és azonnal újrakapcsolódnak a szomszédos atomokkal. Ez a folyamat molekuláris szinten szinte összevarrja a sérült széleket, és az anyagszerkezet szobahőmérsékleten, mindössze hatvan perc alatt helyreáll. A korábbi próbálkozásokkal ellentétben – amelyek nyolcvan Celsius-fok feletti hőmérsékletet igényeltek, így teljesen kiszárították és deformálták volna a finom optikai eszközt – a fényalapú reakció semmilyen hőkárosodást nem okoz.
Laboratóriumi tesztek és a fertőzések elleni védelem
A kutatócsoport részletes méréseknek vetette alá az új dimenziójú öngyógyító kontaktlencsét. A laboratóriumi vizsgálatok során kimutatták, hogy az UV-fényes kezelés után az anyag eredeti szerkezeti szilárdságának több mint kilencven százaléka visszatért. A mikroszkópos felvételeken jól látható volt, hogy a felületi karcolások és vájatok szinte teljesen kisimultak, visszaállítva a lencse sima felszínét.
A regenerálódó tulajdonság mellett a szakemberek egy második polimer réteget is felvittek a hidrogélre. Ez a kiegészítő bevonat drasztikusan, akár 57 százalékkal csökkentette a fehérjék és baktériumok megtelepedését az anyag felületén. Az összetett védelemnek köszönhetően a lencse a mechanikai behatásokkal szemben ellenállóbbá, egyúttal higiénikusabbá és biztonságosabbá is vált a mindennapos használat során.
A jövő szemápolása és a gyakorlati megvalósítás útjai
Ez a kémiai fejlesztés alapjaiban változtathatja meg a látásjavító eszközök piacát és a felhasználók mindennapi szokásait. A gyakorlatban a technológia úgy nézhet ki, hogy a kontaktlencsét viselők az éjszakai tisztítás során egy speciális, UV-fénnyel felszerelt tokba helyezik az eszközt. A fertőtlenítő tároló elpusztítja a mikroorganizmusokat, miközben a pihentetés ideje alatt automatikusan kijavítja a nappal keletkezett mikrosérüléseket.
Ugyan a labortesztek kimagasló eredményeket hoztak, az öngyógyító kontaktlencse tömeges elterjedésére még várni kell. A fejlesztők előtt álló legfontosabb feladat a humán klinikai vizsgálatok elvégzése, hiszen garantálni kell, hogy az új polimer szerkezet hosszú távon sem okoz irritációt vagy allergiás reakciót az emberi szemen. Ha a klinikai tesztek is sikeresek lesznek, a tartós lencsék drasztikusan csökkenthetik a látáshibákkal küzdők rendszeres kiadásait és a termékek környezeti lábnyomát.
