Когда контактные линзы работают очень хорошо, вы забываете, что они на ваших глазах. Возможно, вы не почувствуете то же самое в конце долгого дня, глядя на экран компьютера. После слишком многочасового ношения линзы и глаза высыхают, вызывая раздражение, которое может перевесить удобство контактов.
Исследователи из Стэнфорда надеются облегчить эту боль, продвигая понимание того, как естественные слезы обеспечивают комфорт наших глаз, и разрабатывая машину для создания лучших контактных линз.
Работа была отчасти вдохновлена сухими глазами аспиранта.
"В студенческие годы пришлось отказаться от линз из-за повышенного дискомфорта," сказал Саад Бхамла, научный сотрудник Стэнфордского университета в области биоинженерии, который проводил работу в качестве аспиранта в лаборатории химического машиностроения Джеральда Фуллера в Стэнфорде. "Сосредоточение моей докторской диссертации на понимании этой проблемы было как личной, так и профессиональной целью."
Бхамла не одинока. В настоящее время контактные линзы носят более 30 миллионов американцев, но примерно половина из них снова переключается на очки из-за симптомов, вызванных контактными линзами, таких как сухость глаз. Бхамла и Фуллер подозревали, что большая часть дискомфорта возникает из-за разрыва слезной пленки, влажного покрытия на поверхности глаза, во время процесса, называемого обезвоживанием. Они обнаружили, что липидный слой, маслянистое покрытие на поверхности слезной пленки, защищает поверхность глаза двумя важными способами – за счет прочности и удержания жидкости. Имитируя липидный слой в контактной конструкции, миллионы людей могут избежать дискомфорта в глазах.
В своем последнем исследовании Бхамла и его соавторы выделяют две функции липидного слоя. Один из них – придать слезной пленке механическую прочность. Липиды в этом слое обладают вязкоупругими свойствами, которые позволяют им растягиваться и поддерживать водный слой под ними.
Бхамла сравнивает этот защитный липидный слой с покрытием бассейна. Вы не можете бегать по открытой воде, но даже тонкий брезент может обеспечить механическую прочность, чтобы выдержать вес человека.
"Иногда вы можете увидеть, как охранники у бассейна Stanford Avery бегают по поверхности крытого бассейна," Бхамла сказал. "Механическая структура очень тонкая, но защищает весь объем жидкости. Если бассейн уменьшен до 1/100 ширины волоса, это хорошее представление слезной пленки с липидным слоем, заменяющим брезент."
Липидный слой также предотвращает испарение слезной пленки. Глаза примерно 95 градусов по Фаренгейту (35 градусов по Цельсию), что обычно теплее, чем окружающий воздух. Как любая жидкость на горячей поверхности, глаз постоянно нагревает свою жидкую оболочку и теряет влагу в воздухе.
"Мы рано осознали, что механические реакции жидкости липидного слоя так же важны, как и традиционное представление о том, что его роль заключается в контроле потерь при испарении," Фуллер сказал. "И было приятно осознавать, что совместная роль этих двух сил теперь принята."
Таким образом, ключ к созданию удобных контактных линз заключается в создании линз, которые не дестабилизируют слезную пленку. Производители признают важность защиты естественной слезной пленки глаза на поверхности контактных линз, чтобы свести к минимуму болезненные симптомы, такие как сухость глаз, но измерить это непросто.
"Некоторые люди изучают контактные линзы, поднося их к свету, погружая в воду и глядя на них, чтобы увидеть, не распалась ли слезная пленка," Бхамла сказал. "Мы чувствовали, что определенно можем добиться большего."
Чтобы решить эту проблему, Бхамла и Фуллер создали устройство, имитирующее поверхность глаза. Аппарат, называемый оптической платформой для обезвоживания и дренажа поверхности или i-DDrOP, воспроизводит слезную пленку на поверхности контактных линз. Это позволяет как ученым, так и производителям систематически обрабатывать уникальный набор переменных, которые влияют на слезную пленку, включая температуру, различные вещества, влажность и то, как сила тяжести действует на изогнутой поверхности.
Благодаря возможности точно воссоздать слезную пленку на поверхности контактных линз и проверить, насколько быстро она распадается, производители теперь вооружены инструментами, позволяющими создать более удобные линзы, защищающие пользователей от болезненных побочных эффектов ношения контактов. Даже Бхамла может обменять свои очки на новую пару очков с защитой от липидов.