لنزهای تماسی پلاسما زیست سازگار دو بعدی برای اصلاح کوررنگی

در مطالعه اخیر منتشر شده در مجله Scientific Reports، لنزهای تماسی پلاسمونیک زیست سازگار و الاستیک دو بعدی با استفاده از پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) ساخته شدند.

تحقیق: لنزهای تماسی پلاسما زیست سازگار دو بعدی برای اصلاح کوررنگی.

در اینجا، یک طرح پایه ارزان قیمت برای اصلاح کوررنگی قرمز-سبز طراحی و بر اساس نانولیتوگرافی ملایم آزمایش شد.

درک رنگ انسان از سه سلول گیرنده نوری مخروطی شکل، مخروط‌های بلند (L)، متوسط ​​(M) و کوتاه (S) گرفته می‌شود که برای دیدن رنگ‌های قرمز، سبز و آبی با حداکثر حساسیت طیفی 430 ضروری هستند. ، به ترتیب 530 و 560 نانومتر.

کوررنگی که به عنوان نقص بینایی رنگ (CVD) نیز شناخته می شود، یک بیماری چشمی است که مانع از تشخیص و تفسیر رنگ های مختلف توسط سه سلول گیرنده نوری می شود که در دید طبیعی عمل می کنند و بر اساس حداکثر حساسیت طیفی خود عمل می کنند. این بیماری چشمی، که ممکن است منقبض یا ژنتیکی باشد، به دلیل از دست دادن یا نقص در سلول های گیرنده نوری مخروطی ایجاد می شود.

نمودار شماتیک فرآیند ساخت عدسی مبتنی بر PDMS پیشنهادی، (ب) تصاویر عدسی مبتنی بر PDMS ساخته شده، و (ج) غوطه ور شدن لنز مبتنی بر PDMS در محلول طلای HAuCl4 3H2O برای زمان های مختلف جوجه کشی. © Roostaei, ن. و حمیدی، اس ام (2022)

دو رنگی زمانی رخ می دهد که یکی از سه نوع سلول گیرنده نوری مخروطی به طور کامل وجود نداشته باشد.و به عنوان پروتئوفتالمیا (بدون گیرنده های نور مخروط قرمز)، دوترانوپیا (بدون گیرنده های نور مخروط سبز)، یا کوررنگی سه رنگ (فقدان گیرنده های نور مخروط آبی) طبقه بندی می شود.

تک رنگی، کمترین شکل کوررنگی، با عدم وجود حداقل دو نوع سلول گیرنده نوری مخروطی مشخص می شود.

تک رنگ ها یا کاملاً کور رنگ هستند (کور رنگ) یا فقط گیرنده های نوری مخروطی آبی دارند. نوع سوم تری کروماسی غیرطبیعی در صورتی رخ می دهد که یکی از انواع سلول گیرنده نوری مخروطی بد کار کند.

تری کروماسی نابجا بر اساس نوع نقص گیرنده نور مخروطی به سه نوع تقسیم می شود: سلول های گیرنده نوری دوترانومالی (گیرنده های نوری مخروط سبز معیوب)، پروتانومالی (گیرنده های نوری مخروط قرمز معیوب) و تریتانومالی (گیرنده های نوری مخروط آبی معیوب).

پروتان ها (پروتانومالی و پروتانوپیا) و دوتان ها (دوترانومالی و دوترانوپیا) که معمولاً به عنوان پروتانوپیا شناخته می شوند، معمول ترین انواع کوررنگی هستند.

در پروتانومالی، پیک‌های حساسیت طیفی سلول‌های مخروطی قرمز به رنگ آبی جابه‌جا می‌شوند، در حالی که حداکثر حساسیت سلول‌های مخروطی سبز به رنگ قرمز تغییر می‌کنند. به دلیل حساسیت‌های طیفی متضاد گیرنده‌های نوری سبز و قرمز، بیماران نمی‌توانند رنگ‌های مختلف را تشخیص دهند.

نمودار شماتیک فرآیند ساخت لنز پلاسمونیک دو بعدی پیشنهادی مبتنی بر PDMS، و (ب) تصویر واقعی از لنز تماسی پلاسمونیک انعطاف پذیر دو بعدی ساخته شده. © Roostaei, N. and Hamidi, SM (2022)

در حالی که کارهای ارزشمند زیادی در توسعه درمان‌های بدون خطا برای کوررنگی بر اساس چندین روش پزشکی برای این بیماری انجام شده است، تنظیم‌های عمده سبک زندگی همچنان یک بحث آزاد باقی مانده است. ژن درمانی، عینک‌های رنگی، لنزها، فیلترهای نوری، عینک‌های اپتوالکترونیک و پیشرفت‌ها در رایانه ها و دستگاه های تلفن همراه موضوعاتی هستند که در تحقیقات قبلی مورد بررسی قرار گرفته اند.

عینک های رنگی با فیلترهای رنگی به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته اند و به نظر می رسد به طور گسترده ای برای درمان CVD در دسترس هستند.

این عینک در حالی که در افزایش درک رنگ برای افراد کوررنگ موفق است، معایبی مانند قیمت بالا، وزن زیاد و حجیم و عدم یکپارچگی با سایر عینک های اصلاحی دارد.

برای تصحیح CVD، لنزهای تماسی که با استفاده از رنگدانه های شیمیایی، فراسطح های پلاسمونیک و ذرات نانومقیاس پلاسمونیک ساخته شده اند، اخیرا مورد بررسی قرار گرفته اند.

با این حال، این لنزهای تماسی با موانع زیادی از جمله عدم سازگاری زیستی، استفاده محدود، پایداری ضعیف، قیمت بالا و فرآیندهای تولید پیچیده روبرو هستند.

کار حاضر لنزهای پلاسمونیک زیست سازگار و الاستیک دو بعدی مبتنی بر پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) را برای تصحیح کوررنگی، با تأکید ویژه بر رایج‌ترین کوررنگی، کوررنگی ناهنجاری دوتروکروماتیک (قرمز-سبز) پیشنهاد می‌کند.

PDMS یک پلیمر زیست سازگار، انعطاف پذیر و شفاف است که می توان از آن برای ساخت لنزهای تماسی استفاده کرد. این ماده بی ضرر و زیست سازگار در صنایع بیولوژیکی، پزشکی و شیمیایی کاربردهای مختلفی پیدا کرده است.

در این کار، لنزهای تماسی پلاسمونیک زیست سازگار و الاستیک دوبعدی ساخته شده از PDMS، که طراحی آنها ارزان و ساده است، با استفاده از روش لیتوگرافی در مقیاس نانو ملایم توسعه داده شد و تصحیح دوترون مورد آزمایش قرار گرفت.

این لنزها از PDMS، پلیمری ضد حساسیت، غیر خطرناک، الاستیک و شفاف ساخته شده اند. این لنز تماسی پلاسمونیک بر اساس پدیده تشدید شبکه سطح پلاسمونیک (SLR) می تواند به عنوان یک فیلتر رنگی عالی برای اصلاح ناهنجاری های دوترون استفاده شود.

لنزهای پیشنهادی دارای خواص خوبی مانند دوام، سازگاری زیستی و خاصیت ارتجاعی هستند که آنها را برای برنامه های اصلاح کوررنگی مناسب می کند.