لنزهای تماسی نتیجه یک کشف تصادفی در جنگ جهانی دوم است. هارولد ریدلی، چشم پزشک، متوجه شد که با وجود این که تکه های ترکش پلاستیکی اکریلیک در چشم خلبانان جنگنده فرو می رفت، به نظر نمی رسید آسیبی وارد کنند. این یافته در نهایت منجر به ایجاد لنزهای سخت داخل چشمی برای درمان آب مروارید شد.
تا زمانی که تحقیقات زیست پزشکی راهی برای جایگزینی سلول های بتا پیدا نکرده، یک لنز تماسی گلوکز ایده ای امیدوار کننده به نظر می رسد.با گذشت سال ها، اکتشافات جدید علمی منجر به ایجاد لنزهای نرم و راحت تر شده است. و اکنون، تحقیقی که شیمی، زیست شناسی و میکرو الکترونیک را با هم ترکیب می کند، منجر به ایجاد لنزهای تماسی می شود که اصلاً علمی تخیلی نیستند.
تحقیق جاری
محققان دانشگاه علم و صنعت هنگ کنگ نمونه اولیه ای از لنز تماسی را ایجاد کرده اند که به طور مداوم تغییرات فشار داخل چشم، یعنی فشار داخل کره چشم، را دیده بانی می کند. نمونه اولیه بر اساس این واقعیت است که شکل کره چشم در پاسخ به تغییرات فشار داخل چشم تغییر می کند. در این حالت، لنزهای تماسی تغییر شکل مناسبی را تجربه می کنند. یک خازن نازک که در لنز تماسی تعبیه شده است تغییرات شکل را با تغییرات فشار داخل چشم مرتبط می کند.نظارت مستمر ارائه شده توسط لنز تماسی می تواند برای افرادی که از گلوکوم رنج می برند مفید باشد. این لنز می تواند تغییرات فشار داخل چشمی را در طول روز کنترل کند و می تواند داروها را برای تسکین گلوکوم آزاد کند. یک لنز مشابه، با نامSensimed Triggerfish ، در ایالات متحده و ژاپن تأییدیه نظارتی دریافت کرده است.
گوگل با محققان دانشگاه واشنگتن برای ایجاد یک لنز تماسی که می تواند سطح گلوکز خون را در اشک افراد اندازه گیری کرده و مطالب را در تلفن همراه آنها نمایش دهد، همکاری کرده است. به لطف فراگیر بودن وسایل الکترونیکی، ما در حال حاضر در دنیایی زندگی می کنیم که دائماً در معرض اشعه های الکترو مغناطیسی قرار دارد. اگر چه اجماع واضح وجود ندارد، اما مطالعات نشان داده اند که قرار گرفتن در معرض تشعشعات الکترو مغناطیسی می تواند برخی از آثار را در بافت انسان ایجاد کند. مهندسان کره جنوبی لایه ای از گرافن را روی لنزهای تماسی قرار داده اند تا از چشم ها در برابر تابش الکترو مغناطیسی محافظت کند. لایه نازک گرافن همچنین کم آبی بدن را کاهش می دهد.
فراتر از بینایی
پیشرفت در میکرو الکترونیک و شیمی به افزایش پروژه ها و نمونه های اولیه مربوط به لنزهای تماسی هوشمند کمک کرده است. به عنوان مثال، در حال حاضر لنزهایی وجود دارند که به عنوان عینک آفتابی درون چشم عمل می کنند، و در پاسخ به تغییرات شدت نور، تیره و روشن می شوند.استارتاپ فناوری Mojo Vision مستقر در کالیفرنیا در حال کار بر روی لنزهای تماسی با صفحه نمایش LCD داخلی است که امکانات زیادی را باز می کند. مانند یک head-up display که روی شیشه جلو اتومبیل نمایش داده می شود، لنز تماسی می تواند طیف وسیعی از اطلاعات را از اعلانات تلفن گرفته تا جهت نقشه و موارد دیگر ارائه دهد. (head-up display، که همچنین با نام HUD (هاد) شناخته می شود، هر صفحه نمایش شفافی است که داده ها را بدون نیاز به این که کاربران از دیدگاه معمول خود نگاه کنند ارائه می دهد.... یک HUD این مزیت را دارد که چشم های خلبان برای مشاهده بیرون نیازی به تمرکز مجدد پس از مشاهده وسایل نوری نزدیک تر ندارند.)
دور از تصور نیست که به زودی بتوانیم از لنزهای تماسی برای بزرگ نمایی اجسام دور استفاده کنیم.
دور از تصور نیست که به زودی بتوانیم از لنزهای تماسی برای بزرگ نمایی اجسام دور استفاده کنیم.
دستگاه های جایگزین شده؟
به عنوان دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، من در پروژه هایی که بر توسعه فیلم های پلیمری نازک با اندازه نانو بر روی لنزهای تماسی متمرکز است، مشارکت داشته ام. این فیلم ها راحتی را افزایش می دهند و حسگرهای کوچکی را به سطح ضمیمه می کنند تا از چسبیدن موادِ ناخواسته جلوگیری کنند.چالش هایی در زمینه افزایش تولید انبوه چنین محصولاتی و در زمینه در دسترس نگه داشتن قیمت وجود دارد. منتقدان همچنین اشاره کرده اند که با پیشرفت در تکنولوژی لیزر، رفع نقص بینایی آسان تر است.
پیش بینی می شود که بازار جهانی لنزهای تماسی گسترش یابد و ما می توانیم شاهد عرضه تعداد زیادی از محصولات پیشگامانه باشیم. و همچنان که تکنولوژی به توسعه لنزهای تماسی ادامه می دهد، لنزهای تماسی هوشمند ممکن است روزی جایگزین تلفن های هوشمند و صفحه نمایش شوند.
اکتشافات جدید علمی منجر به ایجاد لنزهای نرم و راحت تر شده است.
لنزهای تماسی گلوکز گوگل
لنز تماسی می تواند طیف وسیعی از اطلاعات را از اعلانات تلفن گرفته تا جهت نقشه و موارد دیگر ارائه دهد. گوگل با محققان دانشگاه واشنگتن برای ایجاد یک لنز تماسی که می تواند سطح گلوکز خون را در اشک افراد اندازه گیری کرده و مطالب را در تلفن همراه آنها نمایش دهد، همکاری کرده است. در صورت موفقیت آمیز بودن پروژه لنزهای تماسی، افراد مبتلا به دیابت می توانند برای اندازه گیری سطح قند خون خود، کشیدن خون از بدن خود را متوقف کنند.
دیابت نزدیک به 400 میلیون نفر را در سراسر جهان مبتلا می کند. این بیماری در صورت عدم درمان، می تواند منجر به نابینایی، بیماری های قلبی عروقی، آسیب عصبی و در موارد شدید، قطع انگشتان پا یا پا شود. مبتلایان به این بیماری باید میزان قند خون خود را به طور منظم کنترل کنند - برای بسیاری از افراد این اغلب به این معنی است که خودشان آزمایش خون روزانه انجام دهند. در گزارش سال 2011 پیش بینی شده بود که بازار جهانی نوارها و مترهای اندازه گیری قند خون تا سال 2017 به 21.5 میلیارد دلار برسد.
دیابت نوع اول شایع ترین نوع دیابت در دوران کودکی است و یک اختلال خطرناک مادام العمر است. زمانی رخ می دهد که سیستم دفاعی بدن سلول های بتا تولید کننده انسولین را از بین می برد و فرد را بدون این هورمون حیاتی رها می کند. از دست دادن سلول های بتا منجر به نوسانات چشم گیر در سطح گلوکز خون و در نتیجه انرژی فرد می شود. از آن جا که دیابت نوع اول عمدتاً کودکان و نوجوانان را تحت تأثیر قرار می دهد، مدیریت بیماری - از جمله خون گیری روزانه از انگشتان برای تست - باید در سنین پایین آغاز شود.
بسیاری از والدین می دانند که ترغیب فرزندشان برای انجام هر گونه کار ناراحت کننده یا ناخوشایند چقدر دشوار است، حالا تصور کنید که سعی می کنید یک نوجوان را متقاعد کنید که روزانه چندین بار از انگشت خود برای اندازه گیری قند خون، خون بکشد، به ویژه اگر ظاهراً احساس خوبی داشته باشد و به نظرش انجام این کار ضروری نیاید. دستگاه متداول دیگر برای کنترل سطح گلوکز، پمپ انسولین، چندان محبوب نیست. پمپ در حالی که مستعد آلوده شدن است، که این می تواند باعث عفونت های شدید شود، از طریق سوندی که زیر پوست قرار دارد به بدن متصل می شود.
مهندسان کره جنوبی لایه ای از گرافن را روی لنزهای تماسی قرار داده اند تا از چشم ها در برابر تابش الکترو مغناطیسی محافظت کند. لایه نازک گرافن همچنین کم آبی بدن را کاهش می دهد. به گفته گوگل، لنزهای تماسی حسگر گلوکز شبیه به یک کارت احراز هویت الکترونیکی است که برای دسترسی یافتن به ساختمان یا خانه استفاده می شود. مانند کارت، لنز منبع تغذیه خود را ندارد. در عوض آنتن دایره ای موجود در لنز تماسی امواج رادیویی را از یک تلفن همراه می گیرد تا قدرت کافی برای اندازه گیری گلوکز را در اختیار آن قرار دهد.
فناوری لنزهای گلوکز گوگل بسیار فراتر از الکترونیک است - شامل آنزیم ها و الکترودهایی است که در مواد مورد استفاده برای ساخت لنزهای تماسی معمولی تعبیه شده است. این، ترکیبی از پیشرفت های بیو شیمی، الکترونیک و علوم مواد طی دهه های گذشته است.
جایی که دیگران شکست خورده اند؟
موفقیت این گلوکومتر جدید تضمین نشده است. روش های اندازه گیری گلوکز بدون خون گیری از دهه 1970 از سوی بسیاری از آزمایشگاه ها هدف کار بوده است که اکثر آنها شکست خورده یا به بازار نرسیده اند. اندازه گیری گلوکز با روش غیر تهاجمی دشوار است زیرا مولکول گلوکز شبیه بسیاری از مولکول های دیگر بدن است و یک شناسه شیمیایی یا نوری منحصر به فرد برای این قند ساده در دسترس نیست.این لنز می تواند تغییرات فشار داخل چشمی را در طول روز کنترل کند و می تواند داروها را برای تسکین گلوکوم آزاد کند. تلاش دیگر برای یک روش غیر تهاجمی GlucoWatch بود، دستگاهی که دور مچ دست فرد پوشیده می شد و قرائت های گلوکز را از طریق پوست ممکن می ساخت. اما آن هم مشکلات خودش را داشت. قرائت های مثبت کاذب وجود داشت و الکترودهای حسگر گلوکز در دستگاه باعث ناراحتی و درد می شد. این وسیله دیگر در دسترس نیست.
ایجاد یک گلوکومتر لنز تماسی یک چالش دیگر است. دانشمندان مدت هاست می دانند که اشک حاوی گلوکز است، اما ممکن است سطح گلوکز خون را به طور دقیق منعکس نکند و به دلیل تحریک چشم یا عفونت می تواند بسیار متفاوت باشد. علم مواد ممکن است به حل این مشکل کمک کند. با قرار دادن یک حسگر گلوکز بسیار حساس در لنزهای تماسی، می توان میزان قند خون را در اشک اندازه گیری کرد. با گذشت زمان می توان این میزان را با سطح گلوکز خون مقایسه کرد و راهی برای استفاده از اشک به عنوان معیار دقیق اندازه گیری سطح گلوکز فرد ایجاد کرد.
اگر بتوان این مشکلات بیو شیمیایی را حل کرد، آینده حتی چشمگیرتر به نظر می رسد. بابک پرویز، یکی از بنیان گذاران پروژه لنزهای تماسی، گفت که آنها همچنین در حال بررسی ادغام چراغ های کوچک LED هستند که می توانند در صفحه نمایش "head-up" (head-up display) روشن شوند تا به عنوان هشدار اولیه برای استفاده کنندگان از لنز عمل کنند. از آن جایی که این اطلاعات به تلفن همراه ارسال می شود، در صورتی که قند خون فرد در سطح خطرناکی باشد، این اطلاعات می تواند به والدین یا مراقبین منتقل شود.
کنترل بهتر قند خون می تواند مزایای سلامتی را برای بیماران دیابتی به همراه داشته باشد. عوارض جانبی نامطلوب دیابت به دلیل وجود اثرات تجمعی سطح گلوکز مضر در مدت زمانی طولانی است. تا زمانی که تحقیقات زیست پزشکی راهی برای جایگزینی سلول های بتا پیدا نکرده، یک لنز تماسی گلوکز ایده ای امیدوار کننده به نظر می رسد.
نمونه اولیه ای از لنز تماسی را ایجاد کرده اند که به طور مداوم تغییرات فشار داخل چشم، یعنی فشار داخل کره چشم، را دیده بانی می کند.
منبع: بیشاخ روت، McGill University، جوزف آر لاکوویچ، ای آلبرت ریس، University of Maryland, Baltimore
