Les sécrétions et fluides corporels humains contiennent des molécules appelées biomarqueurs qui contiennent une grande quantité d'informations sur la santé du corps et la présence de maladies. Parmi les sécrétions, les larmes sont considérées comme la meilleure source de biomarqueurs, avec des concentrations similaires à celles retrouvées dans le sang. Les larmes sont également stériles, facilement disponibles et moins sensibles aux effets néfastes du changement de température, de l’évaporation et du taux de sécrétion.
Une équipe collaborative, qui comprend également un groupe de Institut Terasaki pour l'innovation biomédicale, a développé une méthode de fabrication pour relever tous les défis liés à la fabrication de lentilles de contact diagnostiques et thérapeutiques en hydrogel pour la détection de biomarqueurs (Vous trouverez ici l'étude complète).
L'importance des biomarqueurs
Les biomarqueurs utiles et mesurables trouvés dans les larmes comprennent ions sodium, indicateurs utiles du syndrome de l'œil sec (touche 25 % des Italiens), et le molécules de glucose, un outil de diagnostic précoce du diabète. De plus, la mesure du pH des larmes peut être utilisée pour vérifier la viabilité cellulaire, l’efficacité des médicaments et les signes de maladie.
Par conséquent, la capacité de collecter efficacement les larmes et de mesurer leur pH et leurs niveaux de biomarqueurs en temps réel est très importante. L’approche explorée par l’équipe de l’Institut Terasaki repose sur l’idée de biocapteurs pour obtenir des lentilles de contact diagnostiques et thérapeutiques. De telles lentilles de contact comprendraient de minuscules canaux à leur surface pour guider le flux de larmes vers de minuscules réservoirs à des fins de collecte et de suivi. Lentille intelligente avec des capacités formidables, pour le dire brièvement.
Lentilles de contact diagnostiques et thérapeutiques: hypothèse de l'hydrogel
Des matériaux flexibles et transparents, appelés hydrogels, sont actuellement également utilisés dans le commerce pour fabriquer des lentilles de contact. Ils sont faciles à utiliser et abordables. Cependant, à ce jour, ils ne se sont pas avérés être des matériaux idéaux pour modéliser les canaux et les réservoirs, car ils sont sensibles aux techniques de fabrication nécessaires.
Dans les études précédentes, les hydrogels ont eu moins de chance. Ils ont été vulnérables aux déformations causées par les solvants ou aux conditions de température et de vide requises par certaines méthodes de fabrication. D'autres méthodes ont produit des canaux d'hydrogel avec des surfaces rugueuses ou des tailles non uniformes.
Recherche
L’équipe a commencé par optimiser les composants de l’hydrogel pour obtenir des caractéristiques élastiques qui leur permettraient de lui donner diverses formes avec un profil de surface lisse. Ils ont ensuite modélisé des microcanaux dans l’hydrogel à l’aide d’une forme imprimée en 3D. La dernière étape du processus de fabrication consistait à récolter les canaux d'hydrogel en collant une couche supplémentaire d'hydrogel sur la surface du microcanal.
Une fois terminé, le prototype a été largement testé en matière de transport et de collecte de fluides. Le débit de larmes (artificielles) dans les canaux a été mesuré à différents niveaux d'hydratation. Il convient également de noter que lorsque l’hydrogel était légèrement déshydraté, le flux de liquide dans les canaux s’arrêtait, mais lorsqu’une pression rythmique supplémentaire était appliquée, le flux reprenait. Il s’agissait d’une démonstration importante à l’appui de l’hypothèse selon laquelle le clignement des yeux fournirait également la pression nécessaire et une hydratation supplémentaire pour favoriser l’écoulement des larmes dans la lentille de contact et, par conséquent, dans l’œil.
En plus de la fabrication réussie de microcanaux d'hydrogel pour lentilles de contact diagnostiques et thérapeutiques commerciales, nous avons également constaté que la pression du clignement peut faciliter l'échange de larmes dans la lentille à travers ces microcanaux. C'est une découverte passionnante. Et cela ouvre la voie à la prévention de la sécheresse oculaire, une affection courante chez les porteurs de lentilles de contact. Notre objectif est de développer une lentille de contact brevetée qui traite activement cette maladie en améliorant le flux lacrymal dans les yeux.
Shiming Zhang, Ph.D., équipe de recherche de l'Institut Terasaki
Applications possibles des nouvelles lentilles de contact diagnostiques et thérapeutiques
"La production du prototype réussi décrit ici et les efforts visant à affiner ses capacités marquent une avancée significative dans la biodétection des lentilles de contact." Dire que c'est Ali Khademhosseini, Ph.D., directeur et PDG de l'Institut Terasaki. « Ce travail innovant correspond bien à la mission de notre institut consistant à créer des solutions qui rétablissent ou améliorent la santé des personnes. »
