Νέα τεχνολογία επιδιορθώνει τους φακούς επαφής με χρήση υπεριώδους ακτινοβολίας στο σπίτι!

Σύνοψη

• Ερευνητές δημιούργησαν "μαλακούς" φακούς επαφής από υδροτζέλ που επιδιορθώνουν αυτόματα τις γρατζουνιές τους μετά από έκθεση μίας ώρας σε υπεριώδη ακτινοβολία (UV).
• Η διαδικασία βασίζεται στην ανταλλαγή δισουλφιδίων στα 365 νανόμετρα σε θερμοκρασία δωματίου, επιτρέποντας στους δεσμούς του υλικού να ανασυνταχθούν.
• Ενσωματώνουν ειδική επικάλυψη πολυμερούς που αποτρέπει την ανάπτυξη βακτηρίων και περιορίζει την απώλεια διαύγειας μόλις στο 2% ακόμα και μετά από έντονη τριβή.
• Η αυτοεπιδιόρθωση μπορεί να πραγματοποιηθεί με κοινές οικιακές συσκευές UV, όπως αυτές που χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό ή το ημιμόνιμο μανικιούρ.

Οι νέοι φακοί από υδροτζέλ χρησιμοποιούν ένα πολυμερές μεθακρυλικού εστέρα και διασταυρούμενους δεσμούς δισουλφιδίου. Μετά από έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία (UV) στα 365 νανόμετρα για 60 λεπτά, σε θερμοκρασία δωματίου, οι υπάρχοντες δεσμοί θείου διασπώνται και σχηματίζουν νέους. Έτσι, το υλικό "ράβεται" μόνο του, εξαφανίζοντας τις γρατζουνιές και διατηρώντας τη δομική του ακεραιότητα και το επίπεδο υγρασίας απολύτως ανέπαφα.

Τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά

• Μήκος κύματος διέγερσης: 365 nm (Υπεριώδης ακτινοβολία).
• Χρόνος αυτοεπιδιόρθωσης: 60 λεπτά υπό κανονικές συνθήκες δωματίου.
• Υλικά κατασκευής: Μεθακρυλικό πολυμερές, διασταυρωτής δισουλφιδίου και αντιβακτηριδιακή επικάλυψη.
• Αντοχή στη φθορά: Μείωση διαφάνειας μόνο κατά 2% μετά από τριβή με γυαλόχαρτο.

Το χρόνιο πρόβλημα με τους συμβατικούς φακούς επαφής

Οι ευρέως χρησιμοποιούμενοι «μαλακοί» φακοί επαφής κατασκευάζονται από συμβατικά υδροτζέλ που είναι πορώδη, γεμάτα νερό δίκτυα πολυμερών, τα οποία είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στην καθημερινή χρήση. Οι ρύποι, η σκόνη της πόλης, η επαφή με τα δάχτυλα και η φυσιολογική φθορά προκαλούν μικρο-γρατζουνιές. Το αποτέλεσμα είναι η σταδιακή θόλωση του φακού, η οποία μειώνει δραματικά την οπτική οξύτητα και ευνοεί τη συσσώρευση βακτηρίων.

Μέχρι σήμερα, δεν υπάρχει απολύτως κανένας τρόπος επισκευής ενός κατεστραμμένου φακού επαφής. Η μόνη λύση είναι η αντικατάσταση του, γεγονός που μεταφράζεται σε ένα σταθερό και διόλου αμελητέο κόστος για τους χρήστες. Επομένως, ένα υλικό που επεκτείνει τον κύκλο ζωής τους αποτελεί μια τεράστια τεχνολογική και οικονομική αναβάθμιση.

Η χημεία πίσω από τη φωτοχημική αυτοεπιδιόρθωση

Η ερευνητική ομάδα δημοσίευσε τη μελέτη της στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό ACS Applied Polymer Materials. Το κύριο στοίχημα ήταν η θερμοκρασία, καθώς σε παλαιότερες προσπάθειες, οι ερευνητές είχαν δημιουργήσει υδροτζέλ που μπορούσαν να αυτοεπιδιορθωθούν όταν θερμαίνονταν για αρκετές ώρες. Η συγκεκριμένη προσέγγιση ήταν εντελώς ακατάλληλη για φακούς επαφής, καθώς η παρατεταμένη θέρμανση εξάτμιζε το νερό, προκαλώντας καταστροφική ξήρανση του ευαίσθητου φακού.

Για να λύσουν αυτό το κατασκευαστικό εμπόδιο, στράφηκαν στο φως. Κατασκευάζοντας το υδροτζέλ με έναν χημικό διασταυρωτή δισουλφιδίου και πολυμερές μεθακρυλικού εστέρα, κατάφεραν να μεταφέρουν την αντίδραση σε συνθήκες δωματίου. Όταν το κατεστραμμένο υλικό εκτίθεται σε υπεριώδη ακτινοβολία (UV) για μία ώρα, η ενέργεια από το φως ενεργοποιεί μια διαδικασία που είναι γνωστή ως «ανταλλαγή δισουλφιδίων». Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα άτομα θείου αναδιοργανώνονται, ανασυνθέτοντας ομοιόμορφα τη σχισμένη επιφάνεια του πολυμερούς.

Προηγμένη αντιβακτηριδιακή και μηχανική προστασία

Πέραν της εντυπωσιακής ιδιότητας της αυτοεπιδιόρθωσης, οι ερευνητές φρόντισαν να ενισχύσουν την επιφάνεια του φακού. Το εσωτερικό υδροτζέλ επικαλύπτεται από ένα δεύτερο, διαφορετικό πολυμερές, το οποίο παίζει διπλό ρόλο, αφού από τη μία αποτρέπει την ανάπτυξη επικίνδυνων βακτηρίων και ταυτόχρονα προσθέτει ένα επιπλέον στρώμα προστασίας από τις άμεσες γρατζουνιές.

Τα εργαστηριακά τεστ υπήρξαν εξαιρετικά απαιτητικά, μιας και οι ερευνητές υπέβαλαν το υλικό σε τριβή με λεπτό γυαλόχαρτο. Παρά τη σκληρή δοκιμασία, η διαφάνεια του φακού μειώθηκε ελάχιστα, καταγράφοντας πτώση μόλις 2%. Επιπρόσθετα, οι νέοι αυτοεπιδιορθούμενοι φακοί διατηρούν πανομοιότυπες μηχανικές ιδιότητες με τους υπάρχοντες μαλακούς φακούς της αγοράς, παρουσιάζοντας άριστα ποσοστά συγκράτησης νερού, κάτι που αποτελεί προαπαιτούμενο για την πολύωρη εφαρμογή στον κερατοειδή.

Πρακτική εφαρμογή: Επισκευή στο κομοδίνο σας

Η πρακτική αξία αυτής της ανακάλυψης εστιάζεται στην προσβασιμότητα. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η διαδικασία αυτοεπιδιόρθωσης είναι επαναλαμβανόμενη και δεν απαιτεί ακριβό εργαστηριακό εξοπλισμό. Η φωτοεπιφάνεια ενεργοποιείται στα 365 νανόμετρα, ένα μήκος κύματος που παράγεται από κοινές οικιακές λάμπες UV (υπεριώδης ακτινοβολία). Οι χρήστες θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τις ίδιες μικρές λάμπες αποστείρωσης ή τις συσκευές πολυμερισμού που χρησιμοποιούνται ευρέως για το ημιμόνιμο μανικιούρ, καθιστώντας την καθημερινή συντήρηση εντυπωσιακά απλή και ανέξοδη.

Η πορεία προς την εμπορική διάθεση

Πριν οι φακοί καταλήξουν στα ράφια των οπτικών καταστημάτων, οφείλουν να περάσουν από το αυστηρό κανονιστικό πλαίσιο έγκρισης ιατροτεχνολογικών προϊόντων (όπως η πιστοποίηση CE στην Ευρωπαϊκή Ένωση και η έγκριση του FDA στις ΗΠΑ). Η φάση των επιπλέον δοκιμών σταθερότητας είναι ήδη σε εξέλιξη, με την ερευνητική ομάδα να αισιοδοξεί ότι η τεχνολογία αυτοεπιδιόρθωσης θα αποτελέσει το νέο standard για ανθεκτικότερους και ασφαλέστερους φακούς επαφής στο άμεσο μέλλον.