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Lenti a contatto che rispondono alla luce
Gli occhiali da sole che si scuriscono automaticamente in risposta alla luce solare intensa sono disponibili per gli occhiali da 40 anni. Ma adattare questa flessibilità alle lenti a contatto si è rivelato impegnativo. Ora i ricercatori di Singapore hanno sviluppato lenti sensibili ai raggi UV, o fotocromatiche, che si scuriscono se esposte alla luce ultravioletta, proteggendo gli occhi dai raggi dannosi del sole e tornano alla normalità in assenza di raggi UV.
Vedendo la luce: Una nuova tecnologia per lenti a contatto risponde alla luce UV. La lente a contatto a sinistra (blu) contiene coloranti fotocromatici che scuriscono la lente in presenza di luce UV. La lente a contatto a destra (trasparente) non contiene coloranti.
La chiave è un nuovo polimero intrecciato con un'intricata rete di tunnel di dimensioni nanometriche che possono essere riempiti con coloranti. Gli studi iniziali hanno dimostrato che la tecnologia funziona più velocemente degli occhiali da sole fotosensibili oggi sul mercato, afferma Jackie Ying, direttore del Istituto di Bioingegneria e Nanotecnologia (IBN) a Singapore e sviluppatore delle lenti. La ricerca fa parte di un più ampio sforzo di IBN per sviluppare nuovi materiali per lenti a contatto in grado di dispensare farmaci e diagnosticare malattie.
Gli occhiali da sole convenzionali che rispondono alla luce sono rivestiti con milioni di molecole di coloranti fotocromatici, che sono trasparenti quando non sono esposti al sole. Queste molecole cambiano forma quando colpisce la luce UV, consentendo loro di assorbire la luce UV e innescando l'oscuramento della lente. Quando la luce UV scompare, le molecole tornano alla loro forma originale e all'aspetto trasparente.
Pochi tentativi precedenti sono stati fatti per progettare lenti a contatto sensibili alla luce, soprattutto perché è difficile applicare i rivestimenti di colorante in modo uniforme sulla superficie delicata e morbida di una lente a contatto. Ying e i suoi colleghi hanno aggirato questo problema sviluppando una lente a contatto che incorpora i coloranti in modo uniforme in tutto il materiale. Questo approccio ha permesso loro di inserire più molecole di colorante nel materiale, afferma Ying, conferendo alla lente a contatto una maggiore sensibilità alla luce e quindi una risposta più rapida.
I ricercatori hanno creato il materiale spugnoso della nanostruttura mescolando specifiche combinazioni di acqua, una soluzione oleosa con monomeri comunemente usati nelle lenti a contatto e un nuovo tensioattivo, un composto che incoraggia la miscelazione tra soluzioni acquose e oleose. Il materiale risultante è costellato di minuscoli pori e tunnel, che possono essere caricati con agenti come i coloranti sensibili ai raggi UV.
La struttura porosa del materiale delle lenti fornisce un ambiente flessibile in cui i coloranti possono trasformarsi da scuri a chiari e viceversa, afferma Edwin Chow, team leader e ricercatore senior presso IBN. Se il polimero è troppo rigido, il colorante è bloccato e non può trasformarsi, afferma Chow. Questa struttura dei pori e questo polimero danno l'ambiente migliore in cui i coloranti reagiscono rapidamente.
Le prestazioni di velocità sono fondamentali per gli occhiali fotocromatici, in particolare per regolare i livelli di luce da alti a bassi. Quando la tua auto entra improvvisamente in un tunnel, la quantità di luce è molto debole, quindi hai bisogno che le tue lenti si ritrasformino immediatamente, dice Chow. Anche se questo può richiedere minuti con gli occhiali da sole, dice, il nostro tempo di risposta è di 10-20 secondi.
Il team si sta preparando a testare le lenti a contatto fotocromatiche sugli animali. I ricercatori hanno già testato il materiale delle lenti, senza coloranti, sui conigli e hanno determinato che è biocompatibile. Ying afferma che la preoccupazione principale nei test sugli animali è vedere se i coloranti sono contenuti con successo all'interno delle lenti o se fuoriescono.
Inoltre, i ricercatori lavoreranno per mettere a fuoco i coloranti in modo che coprano solo la regione corneale dell'occhio, per bloccare la maggior parte della luce UV. Le lenti ora hanno coloranti distribuiti ovunque e scurirebbero l'intera iride di chi le indossa, un effetto potenzialmente inquietante.
L'istituto ha creato uno spin-off, iNano Pte Ltd., per commercializzare la tecnologia. Inizialmente si rivolgerà ai mercati del Giappone e della Corea. Ying stima che le lenti a contatto fotocromatiche saranno disponibili in commercio entro un anno.
Jan Bergmanson, direttore del Centro di ricerca e tecnologia Texas Eye a Houston, afferma che gli atleti possono trarre il massimo beneficio da tali lenti a contatto. Se sei un giocatore di tennis e sudi molto, il sudore sugli occhiali da sole può essere una distrazione, dice. Se avessi le lenti a contatto [fotocromatiche], non dovresti affrontare questo dilemma. Quindi questo potrebbe avere un mercato come obiettivo sportivo.
Nel frattempo, Ying sta esplorando altre applicazioni per il materiale fotocromatico, ad esempio come colorazione sensibile ai raggi UV per finestre e parabrezza, o come alternativa di rivestimento più economica per occhiali da sole.
Rivestire gli occhiali da sole con coloranti fotocromatici è un processo noioso che prevede il rivestimento e il riscaldamento degli occhiali centinaia di volte per ottenere un rivestimento piacevole e uniforme, afferma Ying. Invece, possiamo rivestire gli occhiali una volta con il nostro materiale e dovrebbe funzionare allo stesso modo.