Los fluidos y secreciones del cuerpo humano 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, 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 disponibles y menos susceptibles a los efectos dañinos del cambio de temperatura, la evaporación y la velocidad de secreción.
Un equipo colaborativo, que también incluye un grupo de Instituto Terasaki para la Innovación Biomédica, ha desarrollado un método de fabricación para abordar todos los desafíos en la fabricación de lentes de contacto de hidrogel terapéuticos y de diagnóstico para la detección de biomarcadores (aquí puedes encontrar el estudio completo).
La importancia de los biomarcadores
Los biomarcadores útiles y medibles que se encuentran en las lágrimas incluyen iones de sodio, indicadores útiles del síndrome del ojo seco (afecta al 25% de los italianos), y el 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 del fármaco y los signos de enfermedad.
Para ello, es muy importante la capacidad de recolectar lágrimas de manera efectiva y medir su pH y niveles de biomarcadores en tiempo real. El enfoque explorado por el equipo del Instituto Terasaki se basa en la idea de biosensores para obtener lentes de contacto diagnósticos y terapéuticos. Tales lentes de contacto incluirían pequeños canales en su superficie para guiar el flujo de lágrimas hacia pequeños depósitos para su recolección y monitoreo. Lente inteligente con formidables capacidades, por decirlo brevemente.
Lentes de contacto diagnósticas y terapéuticas: hipótesis del hidrogel
Los materiales flexibles y transparentes, conocidos como hidrogeles, también se utilizan comercialmente actualmente para fabricar lentes de contacto. Son fáciles de trabajar y asequibles. Sin embargo, hasta la fecha, no se ha demostrado que sean materiales ideales para modelar canales y depósitos, ya que son sensibles a las técnicas de fabricación necesarias.
En estudios anteriores, los hidrogeles han tenido menos suerte. Han sido vulnerables a deformaciones causadas por disolventes o las condiciones de temperatura y vacío que requieren algunos métodos de fabricación. Otros métodos han producido canales de hidrogel con superficies rugosas o tamaños no uniformes.
Investigación
El equipo comenzó optimizando los componentes del hidrogel para lograr características elásticas que les permitieran diseñarlo en varias formas con un perfil de superficie suave. Posteriormente modelaron microcanales en el hidrogel con el uso de una forma impresa en 3D. El paso final en el proceso de fabricación fue recolectar los canales de hidrogel uniendo una capa adicional de hidrogel a la superficie del microcanal.
Una vez completado, el prototipo se probó exhaustivamente para transportar y recolectar fluidos. La extensión de las lágrimas (artificiales) en los canales se midió a diferentes niveles de hidratación. Tenga en cuenta también que cuando el hidrogel se deshidrató ligeramente, el flujo de líquido en los canales se detuvo, pero cuando se aplicó presión rítmica adicional, el flujo se reanudó. Esta fue una demostración importante que apoya la hipótesis de que parpadear también proporcionaría la presión necesaria y la hidratación adicional para promover el flujo de lágrimas hacia la lente de contacto y, por lo tanto, hacia el ojo.
Además de la fabricación exitosa de microcanales de hidrogel para lentes de contacto terapéuticos y de diagnóstico comerciales, también hemos descubierto que la presión de parpadeo puede facilitar el intercambio de lágrimas en el lente a través de estos microcanales. Este es un descubrimiento apasionante. Y allana el camino para prevenir la enfermedad del ojo seco, una afección que se encuentra comúnmente en los usuarios de lentes de contacto. Nuestro objetivo es desarrollar una lente de contacto patentada que trate activamente esta afección mejorando el flujo de lágrimas en el ojo.
Shiming Zhang, Ph.D., equipo de investigación del Instituto Terasaki
Las posibles aplicaciones de las nuevas lentes de contacto diagnósticas y terapéuticas
"La producción del exitoso prototipo que se describe aquí y los esfuerzos para perfeccionar sus capacidades marcan un progreso significativo en la biodetección de lentes de contacto". Para decir que es Ali Khademhosseini, Ph.D., director y CEO del Instituto Terasaki. "Este trabajo innovador encaja bien con la misión de nuestro instituto de crear soluciones que restauren o mejoren la salud de las personas".
