Las secreciones y fluidos corporales humanos contienen moléculas conocidas como biomarcadores que contienen una gran cantidad de información sobre la salud del cuerpo y la presencia de enfermedades.

Entre las secreciones como lágrimas, sudor y saliva, las lágrimas se consideran la mejor fuente de biomarcadores, con concentraciones similares a las que se encuentran en la sangre.

Las lágrimas también son estériles, fácilmente disponibles y menos susceptibles a los efectos dañinos del cambio de temperatura, la evaporación y la tasa de secreción.

Los biomarcadores útiles y medibles que se encuentran en las lágrimas incluyen los iones de sodio, que son indicadores útiles de la enfermedad del ojo seco, y las moléculas de glucosa, una herramienta de diagnóstico temprano para la diabetes.

Además, la medición del pH de las lágrimas se puede utilizar para comprobar la viabilidad celular, la eficacia de los fármacos y los signos de enfermedad.

Por lo tanto, la capacidad de recolectar lágrimas de una manera efectiva y medir su pH y niveles de biomarcadores en tiempo real es muy deseable.

Un enfoque que se está explorando activamente es la idea de biosensores de lentes de contacto.

Tales lentes de contacto podrían diseñarse para incluir pequeños canales en sus superficies para guiar el flujo de lágrimas hacia pequeños depósitos para su recolección y monitoreo.

Los materiales flexibles y transparentes, conocidos como hidrogeles, se utilizan actualmente comercialmente para fabricar lentes de contacto; son fáciles de trabajar y rentables.

Sin embargo, hasta la fecha, no se ha demostrado que sean materiales ideales con los que modelar canales y depósitos, ya que son sensibles a las técnicas de fabricación necesarias.

En esfuerzos anteriores, los hidrogeles han sido vulnerables a las deformidades causadas por los solventes o las condiciones de temperatura y vacío requeridas por algunos métodos de fabricación.

Otros métodos han producido canales de hidrogel con superficies rugosas o dimensiones no uniformes.

Un equipo colaborativo, que incluye a un grupo del Instituto Terasaki para la Innovación Biomédica, ha desarrollado un método de fabricación para enfrentar todos los desafíos en la fabricación de lentes de contacto de hidrogel para la detección de biomarcadores.

El equipo comenzó optimizando los componentes del hidrogel para obtener características elásticas que le permitirían ser diseñado en varias formas con un perfil de superficie suave.

A continuación, crearon microcanales en el hidrogel con el uso de un molde impreso en 3D.

El paso final en el proceso de fabricación fue encerrar los canales de hidrogel uniendo una capa adicional de hidrogel a la superficie del microcanal.

Una vez que se completó el prototipo exitoso, se probó exhaustivamente su rendimiento en la canalización y recolección de fluidos.

Se midieron las tasas de flujo de lágrimas artificiales en los canales a diferentes niveles de hidratación, con flujo cero medido en deshidratación completa y flujo espontáneo completo observado en hidratación completa.

Una observación digna de mención durante estas pruebas fue que cuando el hidrogel estaba ligeramente deshidratado, el flujo de líquido en los canales se detenía, pero cuando se aplicaba presión rítmica adicional, el flujo se reanudaba.

Esta fue una demostración importante de apoyo a la hipótesis de que el parpadeo de los ojos también proporcionaría la presión necesaria y la hidratación adicional necesaria para permitir el flujo de lágrimas en la lente de contacto y, por lo tanto, en el ojo.

“Además de nuestra exitosa fabricación de microcanales en hidrogeles de lentes de contacto comerciales, también encontramos que la presión del parpadeo del ojo puede facilitar el intercambio de lágrimas en el lente a través de estos microcanales“, dijo Shiming Zhang, Ph.D., del equipo de investigación del Instituto Terasaki.

“Este es un hallazgo emocionante porque abre la posibilidad de que las lentes sean un medio para prevenir la enfermedad del ojo seco, una condición que se encuentra comúnmente en los usuarios de lentes de contacto.

Nuestro objetivo es desarrollar una lente de contacto patentada que trate activamente esta afección al mejorar el flujo de lágrimas en el ojo“.

A continuación, el equipo creó un prototipo de sensores para recolectar, probar y medir los niveles de pH de las lágrimas artificiales que fluyen a través de los microcanales.

También se analizaron los niveles de sodio, y los resultados mostraron un rango aceptable y previsto de detección de sodio para fines de diagnóstico.

Los objetivos adicionales serían ajustar factores como la humedad, la hidratación del hidrogel y la presión aplicada para mejorar todos los índices de flujo y la dinámica de las lentes de contacto biosensibles.

También hay planes para experimentar con canales más pequeños en películas de hidrogel más delgadas antes de diseñar una lente de contacto final.

“La producción del exitoso prototipo que se describe aquí y los continuos esfuerzos para perfeccionar sus capacidades marcan un avance significativo en la biosección de lentes de contacto”, dijo Ali Khademhosseini, Ph.D., director y CEO del Instituto Terasaki.

Fuente: Terasaki Institute

Artículos relacionados:

Lentes de contacto inteligentes que diagnostican y tratan la diabetes Lentes de contacto que van cambiando de color, utilidad médica más allá de la estética Desarrollan lentes de contacto que desplegarán información Crean robot para colocar y quitar lentes de contacto Google desarrolla lentes de contacto que miden nivel de glucosa Trabajan en lentes de contacto para ver en la oscuridad