Een team van onderzoekers onder leiding van Caltech's Hyuck Choo heeft een oogimplantaat ontwikkeld voor glaucoompatiënten dat op een dag zou kunnen leiden tot een meer tijdige en effectievere behandeling.

Als u ooit bij een oogarts bent geweest, u heeft waarschijnlijk uw oogdruk laten controleren:met uw kin op een steun om uw hoofd stil te houden, de arts oefent druk op uw oog uit via een trekje warme lucht of door voorzichtig een sonde tegen het oogoppervlak te drukken. Door de hoeveelheid te meten dat het oppervlak vervormt als gevolg van een bekende hoeveelheid druk, de oogarts kan een ruwe schatting maken van de oogdruk.

Hoewel effectief genoeg voor routine oogonderzoeken, de techniek is niet voldoende voor patiënten die lijden aan glaucoom. Glaucoom treft meer dan 2 miljoen mensen in de Verenigde Staten, en is de tweede belangrijkste oorzaak van blindheid na staar. Het is eigenlijk een familie van oogziekten die worden gekenmerkt door een toename van de druk van de vloeistof in het oog. Die druk beschadigt de oogzenuw aan de achterkant van het oog.

Glaucoompatiënten kunnen episodes van verhoogde oogdruk ervaren die relatief plotseling optreden, in de loop van een paar uur. Om blijvende schade te voorkomen, het is cruciaal om snel medicatie toe te dienen om die druk te verminderen. Als zodanig, glaucoompatiënten zouden baat hebben bij eenvoudigere en nauwkeurigere metingen, zegt Cho, universitair docent elektrotechniek bij de afdeling Engineering and Applied Science en een onderzoeker van het Heritage Medical Research Institute.

"Voor glaucoompatiënten, het is belangrijk om regelmatig en exact de oogdruk te kunnen meten. Het zou goed zijn als dat niet vereist dat je constant naar een dokterspraktijk moet gaan, " hij zegt.

Choo leidt een team in de afdeling medische technologie van Andrew en Peggy Cherng bij Caltech dat een nieuw oogimplantaat heeft ontwikkeld dat is ontworpen om de intraoculaire druk te meten. Terwijl hij zijn ontwerp nog aan het verfijnen is, hij schat dat het binnen een paar jaar klaar zou kunnen zijn voor beoordeling door de FDA.

Er bestaan ​​al oogimplantaten om druk te meten, maar die apparaten hebben een diameter van enkele millimeters - omvangrijk voor een object dat in het oog moet worden gestoken - omdat ze elektronica op batterijen nodig hebben, evenals antennes om de gegevens die ze verzamelen te verzenden.

Daarentegen, Choo heeft een passief systeem ontwikkeld dat geen elektronica nodig heeft en dus geen batterijen nodig heeft en geen antennes heeft. Met een diameter van slechts 600-800 micrometer, de sensor is de breedte van een paar haarlokken. Het bestaat uit een platte cilinder, slechts 600 micrometer in totale hoogte, met een reflecterend oppervlak aan de achterkant en een vervormbaar membraan aan de voorkant. De kleine gadget is ontworpen om net onder het oogoppervlak te worden geïmplanteerd, waar het drukveranderingen in oogvloeistof kan detecteren.

Om de druk in het oog te meten, een draagbaar apparaat, ontworpen door het team, wordt gebruikt om een ​​licht op het implantaat te laten schijnen. Veranderende oogdruk vervormt het membraan van het implantaat, het veranderen van de afstand tussen het membraan en het reflecterende oppervlak; dit, beurtelings, verandert de golflengte van het licht dat van dat oppervlak wordt gereflecteerd. Het meten van de golflengte van het gereflecteerde licht, dan, geeft een directe meting van de intraoculaire druk.

"Een arts implanteert de sensor in het oog, en dan kunt u het op elk gewenst moment scannen met een apparaat dat net zo eenvoudig te gebruiken is als de streepjescodescanner van een supermarktkassa, " zegt Vinayak Narasimhan, afgestudeerde student medische technologie.

Een kleiner apparaat zou kunnen worden ingebracht met een kleinere incisie waardoor patiënten sneller kunnen herstellen. Verder, omdat ze geen elektronica hebben, Choo's implantaten hebben een potentieel onbeperkte levensduur.

Een obstakel waar alle bio-implantaten mee te maken hebben, echter, is vervuiling door de eigen afweermechanismen van het lichaam. Naar een witte bloedcel, een zichtbesparend oogimplantaat is niet anders dan een zichtvernietigende microbe. Beiden zullen worden behandeld als een buitenlandse indringer, en aangevallen. Deze aanval van het immuunsysteem kan leiden tot de aangroei van celmateriaal rond de implantaten, hun effectiviteit verminderen.

Een mogelijke oplossing, zoals Choo en zijn team meldden in een recent artikel in het tijdschrift Geavanceerde materialen voor de gezondheidszorg , omvat het gebruik van een buitenring gemaakt van silicium die "ruw" is op nanoschaal, zodat het licht verstrooit in plaats van weerkaatst. Dat lichtverstrooiende ruwe oppervlak - dat de ring een zwart uiterlijk geeft - ontmoedigt ook cellen om op het apparaat te klikken, voorkomen dat het na implantatie wordt gegomd door biomateriaal. Verder, het feit dat zwart silicium het licht niet goed reflecteert, maakt het voor de handsensor gemakkelijker om een ​​meting te krijgen van het reflecterende oppervlak in het apparaat.

Volgende, het team is van plan om andere materialen te onderzoeken die de functionaliteit van het apparaat verder kunnen verbeteren.