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In einer kürzlich in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlichten Studie wurden zweidimensionale biokompatible und elastische plasmonische Kontaktlinsen unter Verwendung von Polydimethylsiloxan (PDMS) hergestellt.
Forschung: Zweidimensionale biokompatible Plasma-Kontaktlinsen zur Korrektur von Farbenblindheit.Bildnachweis: Sergey Ryzhov/Shutterstock.com
Hier wurde ein kostengünstiges Basisdesign zur Korrektur von Rot-Grün-Farbenblindheit entworfen und auf Basis milder Nanolithographie getestet.
Die menschliche Farbwahrnehmung wird von drei kegelförmigen Photorezeptorzellen abgeleitet, langen (L), mittleren (M) und kurzen (S) Zapfen, die für das Sehen von Rot-, Grün- und Blautönen mit einer spektralen Empfindlichkeit von maximal 430 unerlässlich sind , 530 bzw. 560 nm.
Farbfilm für Kontaktlinsen
Farbenblindheit, auch als Farbsehschwäche (CVD) bekannt, ist eine Augenkrankheit, die die Erkennung und Interpretation verschiedener Farben durch drei Photorezeptorzellen behindert, die beim normalen Sehen funktionieren und entsprechend ihren spektralen Empfindlichkeitsmaxima arbeiten konstriktiv oder genetisch bedingt sein, wird durch einen Verlust oder Defekt von Zapfen-Photorezeptorzellen verursacht.
Abbildung 1. (a) Schematisches Diagramm des Herstellungsprozesses der vorgeschlagenen PDMS-basierten Linse, (b) Bilder der hergestellten PDMS-basierten Linse und (c) Eintauchen der PDMS-basierten Linse in HAuCl4 3H2O-Goldlösung für verschiedene Inkubationszeiten. © Roostaei, N. und Hamidi, SM (2022)
Dichroismus tritt auf, wenn einer der drei Arten von Zapfen-Photorezeptorzellen vollständig fehlt;und wird als Proteophthalmie (keine Photorezeptoren für rote Zapfen), Deuteranopie (keine Photorezeptoren für grüne Zapfen) oder trichromatische Farbenblindheit (Fehlen von Photorezeptoren für blaue Zapfen) klassifiziert.
Monochromatizität, die am wenigsten verbreitete Form der Farbenblindheit, ist durch das Fehlen von mindestens zwei Zapfen-Fotorezeptorzelltypen gekennzeichnet.
Monochromatische Menschen sind entweder vollständig farbenblind (farbenblind) oder haben nur Blaukegel-Fotorezeptoren.
Aberrante Trichromie wird basierend auf der Art des Photorezeptordefekts des Zapfens in drei Typen unterteilt: Deuteranomalie (defekte Photorezeptoren des grünen Zapfens), Protanomalie (defekte Photorezeptoren des roten Zapfens) und Tritanomalie (defekte Photorezeptoren des blauen Zapfens) Photorezeptorzellen).
Protane (Protanomalie und Protanopie) und Deutane (Deuteranomalie und Deuteranopie), allgemein bekannt als Protanopie, sind die typischsten Arten von Farbenblindheit.
Protanomalie, die spektralen Empfindlichkeitsspitzen roter Zapfenzellen sind blauverschoben, während die Empfindlichkeitsmaxima grüner Zapfenzellen rotverschoben sind. Aufgrund der widersprüchlichen spektralen Empfindlichkeiten von grünen und roten Photorezeptoren können Patienten die verschiedenen Farbtöne nicht unterscheiden.
Abbildung 2. (a) Schematisches Diagramm des Herstellungsprozesses der vorgeschlagenen PDMS-basierten 2D-Plasmonen-Kontaktlinse und (b) reales Bild der hergestellten flexiblen 2D-Plasmonen-Kontaktlinse. © Roostaei, N. und Hamidi, SM (2022)
Während bei der Entwicklung narrensicherer Behandlungen für Farbenblindheit auf der Grundlage mehrerer medizinischer Wege für diese Erkrankung viel wertvolle Arbeit geleistet wurde, bleiben größere Anpassungen des Lebensstils eine offene Debatte. Gentherapie, getönte Brillen, Linsen, optische Filter, optoelektronische Brillen und Verbesserungen an Computer und mobile Geräte sind Themen, die in der bisherigen Forschung behandelt wurden.
Getönte Gläser mit Farbfiltern wurden gründlich erforscht und scheinen für die CVD-Behandlung weit verbreitet zu sein.
Während diese Brillen die Farbwahrnehmung für farbenblinde Menschen erfolgreich verbessern, haben sie Nachteile wie einen hohen Preis, ein hohes Gewicht und Volumen sowie eine mangelnde Integration mit anderen Korrekturbrillen.
Für die CVD-Korrektur wurden kürzlich Kontaktlinsen untersucht, die unter Verwendung chemischer Pigmente, plasmonischer Metaoberflächen und plasmonischer Nanopartikel entwickelt wurden.
Diese Kontaktlinsen sind jedoch mit vielen Hindernissen konfrontiert, einschließlich mangelnder Biokompatibilität, eingeschränkter Verwendung, schlechter Stabilität, hohem Preis und komplexen Herstellungsverfahren.
Die vorliegende Arbeit schlägt zweidimensionale biokompatible und elastische plasmonische Kontaktlinsen auf Basis von Polydimethylsiloxan (PDMS) zur Korrektur von Farbenblindheit vor, mit besonderem Schwerpunkt auf der häufigsten Farbenblindheit, deuterochromatischer Anomalie (rot-grün) Farbenblindheit.
PDMS ist ein biokompatibles, flexibles und transparentes Polymer, das zur Herstellung von Kontaktlinsen verwendet werden kann. Diese harmlose und biokompatible Substanz hat eine Vielzahl von Anwendungen in der biologischen, medizinischen und chemischen Industrie gefunden.
Abbildung 3. Schematische Darstellung einer PDMS-basierten simulierten 2D-Plasmonik-Kontaktlinse.© Roostaei, N. und Hamidi, SM (2022)
In dieser Arbeit wurden biokompatible und elastische 2D-Plasmonen-Kontaktlinsen aus PDMS, die kostengünstig und einfach zu entwerfen sind, unter Verwendung eines milden Lithographie-Ansatzes im Nanomaßstab entwickelt, und die Deuteron-Korrektur wurde getestet.
Die Linsen bestehen aus PDMS, einem hypoallergenen, ungefährlichen, elastischen und transparenten Polymer. Diese plasmonische Kontaktlinse, die auf dem Phänomen der plasmonischen Oberflächengitterresonanz (SLR) basiert, kann als hervorragender Farbfilter zur Korrektur von Deuteronanomalien verwendet werden.
Die vorgeschlagenen Linsen haben gute Eigenschaften wie Haltbarkeit, Biokompatibilität und Elastizität, wodurch sie für Anwendungen zur Korrektur von Farbenblindheit geeignet sind.
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Postzeit: 12. April 2022
