Onderzoekers hebben ultradunne optische apparaten, bekend als metasurfaces, ingebouwd in kant-en-klare contactlenzen om deuteranomalie te corrigeren, een vorm van rood-groen kleurenblindheid. De nieuwe aanpasbare contactlens zou een handige en comfortabele manier kunnen zijn om mensen te helpen die verschillende vormen van kleurenblindheid ervaren.

"Problemen met het onderscheiden van rood van groen onderbreken eenvoudige dagelijkse routines zoals beslissen of een banaan rijp is, " zei Sharon Karepov van de Universiteit van Tel Aviv in Israël, een lid van het onderzoeksteam. "Onze contactlenzen gebruiken meta-oppervlakken op basis van gouden ellipsen van nanometrisch formaat om een ​​op maat gemaakte, compacte en duurzame manier om deze tekortkomingen aan te pakken."

In het tijdschrift The Optical Society (OSA) Optica Letters , Karepov en collega's melden dat, gebaseerd op simulaties van kleurenblindheid, hun nieuwe metasurface-gebaseerde contactlens kan verloren kleurcontrast herstellen en de kleurwaarneming tot een factor 10 verbeteren.

De benadering die wordt gebruikt om nieuwe en op maat ontworpen functionaliteiten voor contactlenzen te introduceren, zou kunnen worden uitgebreid om andere vormen van kleurenziendeficiëntie en zelfs andere oogaandoeningen te helpen, volgens de onderzoekers.

Aangepaste correctie

deuteranomalie, die vooral bij mannen voorkomt, is een aandoening waarbij de fotoreceptor die verantwoordelijk is voor het detecteren van groen licht, reageert op licht dat geassocieerd wordt met rodere kleuren. Wetenschappers weten al meer dan 100 jaar dat dit zichtprobleem kan worden verbeterd door de detectie van de overdreven waargenomen kleur te verminderen, maar het is een uitdaging om deze correctie te bereiken in een comfortabel en compact apparaat.

"Glazen op basis van dit correctieconcept zijn in de handel verkrijgbaar, echter, ze zijn aanzienlijk omvangrijker dan contactlenzen, " zei Karepov. "Omdat het voorgestelde optische element ultradun is en kan worden ingebed in elke stijve contactlens, zowel deuteranomalie als andere gezichtsstoornissen zoals brekingsfouten kunnen worden behandeld met een enkele contactlens."

Om dit probleem op te lossen, de onderzoekers wendden zich tot meta-oppervlakken - kunstmatig gefabriceerde dunne films ontworpen met specifieke optische eigenschappen. Meta-oppervlakken gemaakt van gouden ellipsen op nanoschaal zijn de afgelopen decennia uitgebreid bestudeerd en kunnen worden ontworpen om specifieke effecten te bereiken op het licht dat erdoorheen wordt doorgelaten. Echter, de onderzoekers hadden een manier nodig om meta-oppervlakken te krijgen, die conventioneel worden gemaakt op vlakke oppervlakken, op de gebogen oppervlakken van contactlenzen.

"We hebben een techniek ontwikkeld om meta-oppervlakken van hun oorspronkelijke vlakke ondergrond over te brengen naar andere oppervlakken zoals contactlenzen, "zei Karepov. "Dit nieuwe fabricageproces opent de deur voor het inbedden van meta-oppervlakken ook in andere niet-platte substraten."

Van een plat naar een gebogen oppervlak

De onderzoekers testten de optische respons van het metaoppervlak na elke stap van de nieuwe fabricageprocedure en verkregen microscopiebeelden om de structuur van het metaoppervlak nauwkeurig te onderzoeken. Hun metingen toonden aan dat de lichtmanipulatie-eigenschappen van het meta-oppervlak niet veranderden na overdracht naar het gebogen oppervlak, om aan te geven dat het proces is geslaagd.

De onderzoekers gebruikten vervolgens een standaardsimulatie van kleurwaarneming om de deuteranomalische kleurwaarneming voor en na de introductie van het optische element te kwantificeren. Ze vonden een verbetering tot een factor 10 en toonden aan dat het visuele contrast dat verloren was gegaan door deuteranomalie in wezen volledig hersteld was.

Hoewel klinische tests nodig zouden zijn voordat de contactlenzen op de markt kunnen worden gebracht, de onderzoekers zeggen dat fabrikanten het meta-oppervlak kunnen insluiten tijdens de vormfase van de fabricage van contactlenzen of ze thermisch kunnen samensmelten tot een stijve contactlens. Ze zijn van plan om het overdrachtsproces van metasurface te blijven bestuderen en verbeteren en het te testen voor andere toepassingen.