Højteknologiske kontaktlinser korrigerer farveblindhed

Forskere har indarbejdet ultratynde optiske enheder kendt som metasurfaces i kontaktlinser på hylden for at korrigere deuteranomali, en form for rød-grøn farveblindhed. Den nye kontaktlinse, der kan tilpasses, kan tilbyde en bekvem og behagelig måde at hjælpe mennesker, der oplever forskellige former for farveblindhed.

"Problemer med at skelne rødt fra grønt afbryder simple daglige rutiner såsom at beslutte, om en banan er moden, "sagde Sharon Karepov fra Tel Aviv University i Israel, medlem af forskergruppen. "Vores kontaktlinser bruger metasurfaces baseret på nano-metriske guld ellipser til at oprette en tilpasset, kompakt og holdbar måde at afhjælpe disse mangler på. "

I tidsskriftet The Optical Society (OSA) Optik bogstaver , Karepov og kolleger rapporterer, at baseret på simuleringer af mangel på farvesyn, deres nye metasurface-baserede kontaktlinse kan gendanne tabt farvekontrast og forbedre farveopfattelsen op til en faktor 10.

Den tilgang, der blev brugt til at introducere nye og skræddersyede funktioner til kontaktlinser, kan udvides til at hjælpe andre former for mangel på farvesyn og endda andre øjensygdomme, ifølge forskerne.

Tilpasset korrektion

Deuteranomali, som forekommer mest hos mænd, er en tilstand, hvor fotoreceptoren, der er ansvarlig for at detektere grønt lys, reagerer på lys forbundet med rødere farver. Forskere har i mere end 100 år vidst, at dette synsproblem kan forbedres ved at reducere detekteringen af ​​den overdrevent opfattede farve, men at opnå denne korrektion i en behagelig og kompakt enhed er udfordrende.

"Briller baseret på dette korrektionskoncept er kommercielt tilgængelige, imidlertid, de er betydeligt større end kontaktlinser, "sagde Karepov." Fordi det foreslåede optiske element er ultratyndt og kan indlejres i enhver stiv kontaktlinse, både deuteranomali og andre synsforstyrrelser såsom brydningsfejl kan behandles inden for en enkelt kontaktlinse. "

For at løse dette problem, forskerne vendte sig til metasurfaces - kunstigt fremstillede tynde film designet med specifikke optiske egenskaber. Metasurfaces lavet af nanoskala guld ellipser er blevet grundigt undersøgt i de sidste par årtier og kan designes til at opnå specifikke effekter på det lys, der transmitteres gennem dem. Imidlertid, forskerne havde brug for en måde at få metasurfaces på, som normalt er fremstillet på flade overflader, på de buede overflader af kontaktlinser.

"Vi udviklede en teknik til at overføre metasurfaces fra deres oprindelige flade substrat til andre overflader såsom kontaktlinser, "sagde Karepov." Denne nye fremstillingsproces åbner også døren for indlejring af metasurfaces i andre ikke-flade underlag. "

Fra en flad til buet overflade

Forskerne testede metasurfaceens optiske respons efter hvert trin i den nye fremstillingsprocedure og erhvervede mikroskopibilleder for nøje at undersøge metasurfaceens struktur. Deres målinger viste, at metasurfaceens lysmanipulationsegenskaber ikke ændrede sig efter overførsel til den buede overflade, angiver, at processen var vellykket.

Forskerne brugte derefter en standardsimulering af farveopfattelse til at kvantificere deuteranomali farveopfattelse før og efter introduktion af det optiske element. De fandt en forbedring på op til en faktor 10 og viste, at visuel kontrast tabt på grund af deuteranomali i det væsentlige blev fuldstændig restaureret.

Selvom der ville være behov for klinisk test, før kontaktlinserne kunne markedsføres, forskerne siger, at producenterne kunne integrere metaoverfladen under støbningsfasen af ​​fremstilling af kontaktlinser eller termisk smelte dem til en stiv kontaktlinse. De planlægger at blive ved med at studere og forbedre metasurface -overførselsprocessen og teste den for andre applikationer.