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加州理工大学新闻

Glowing Contact Lens Could Prevent a Leading Cause of Blindness

This glowing contact lens could help prevent blindness in millions of people with diabetes.

Credit: Caltech

全球有数亿人患有糖尿病,这使他们面临着逐渐失明或糖尿病视网膜病变的风险。现有的治疗方法虽然有效,但都是痛苦和侵入性的,包括激光和眼球注射。加州理工学院的研究生科林·库克(Colin Cook, 16岁)认为有一个更好的方法。

库克和加州理工大学电子工程和医学工程安娜l罗森(Anna L. Rosen)教授戴玉冲(Yu-Chong Tai)实验室的一组研究人员开发了一种潜在的治疗方法,这种方法可能不那么可怕,也不那么具有侵入性,其形式是在黑暗中发光的隐形眼镜。

伴随糖尿病而来的视力丧失是糖尿病对包括眼睛在内的全身微小血管造成损害的结果。这种损伤导致流向视网膜神经细胞的血液减少,最终导致神经细胞死亡。随着疾病的发展,身体试图通过在视网膜内生长新的血管来抵消受损血管的影响。然而,在糖尿病患者中,这些血管往往发育不良,并出血进入眼睛内的透明液体,模糊视力,加重视力问题。当血管出血时,它们会对视网膜造成额外的损伤,而身体修复这些损伤的是疤痕组织,而不是新的感光细胞。随着时间的推移,糖尿病患者的视力变得模糊和斑片状,然后完全消失。

由于对视网膜的损害始于氧气供应不足,因此应该可以通过减少视网膜对氧气的需求来避免视力进一步下降。到目前为止,这是通过激光烧掉视网膜外围的细胞来实现的,所以这些细胞需要的氧气可以被视网膜中心更重要的视觉细胞利用。另一种治疗方法需要注射药物,以减少直接进入眼球的新血管的生长。

库克希望他的隐形眼镜能提供一种解决方案,让患者更愿意尝试,因为这种方法所付出的努力是最小的,副作用也是最小的。

和激光治疗一样,隐形眼镜降低了视网膜的代谢需求,但方式不同。它们成功的关键是眼睛的杆状细胞,它能在低光照条件下提供视觉。视杆细胞需要和使用更多的氧气在黑暗中比他们当他们# 39;再保险light&mdash泛滥;同时,说,看这电脑screen—它假设了二十年的糖尿病性视网膜病变造成视网膜的损害发生在曲柄杆细胞氧要求在晚上。

事实证明,杆状细胞在黑暗中消耗的氧气是在光亮中消耗的两倍,库克说。

由于这个原因,隐形眼镜的设计目的是通过在佩戴者睡觉时给视网膜的杆状细胞最微弱的光线来减少夜间对氧气的需求。

他说:“如果我们降低视网膜的新陈代谢,我们就应该能够防止一些已经发生的损害。

为了在夜间为视网膜提供光线,这种镜片借用了手表上发光标记的技术。照明是由装满氚的小瓶子提供的,氚是一种放射性的氢气,在衰变时释放电子。这些电子被一层磷光膜转化为光。该系统保证了在隐形眼镜的使用寿命内恒定的光输出。

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隐形眼镜,因为它出现在光明和黑暗的条件。

这些只有几根头发丝那么宽的小瓶,以放射状植入晶状体,就像卡通太阳的光线一样。当瞳孔在光照条件下收缩时,小玻璃瓶会形成一个足够大的圆圈,刚好落在佩戴者的视野之外。在黑暗中,瞳孔会扩大,小瓶发出的微弱光线可以照亮视网膜。

糖尿病视网膜病变的光疗法以前曾尝试过用发光的睡眠面罩来治疗,但效果很差,部分原因是患者难以忍受这种面罩,也难以忽视在他们睡觉时进入眼睛的光线。

他说:“睡眠面罩的光源并没有贴在眼睛上,所以当眼睛移动时,佩戴者会看到闪烁,这在你试图入睡时非常分散注意力。”

库克说,他的隐形眼镜通过把光源放在眼睛表面来避免这个问题,所以当眼睛移动时,光源也随之移动,佩戴者不会注意到闪烁。

当你眼睛上有一个恒定的光源时,就会发生神经适应。"说,大脑将视觉信号减去,佩戴者将在几秒钟内再次感知黑暗。

隐形眼镜的设计还确保了视网膜在夜间接受适当剂量的光线。

当我们睡觉时,我们的眼睛向后翻动。他说,对于睡眠面罩来说,这意味着眼睛不再接受那么多光线,但隐形眼镜会随着眼睛移动,所以没有这样的问题。

南加州大学Mark Humayun实验室合作进行的镜片早期测试显示出了有希望的结果,当在黑暗中佩戴时,杆细胞的活动减少了90%。库克说,在接下来的几个月里,他和他的同事们将开始测试这种隐形眼镜,看看它们降低视网膜代谢的能力能否转化为预防糖尿病视网膜病变。在这些测试之后,他们将寻求FDA的许可开始临床试验。

这是一个创新的解决方案,对糖尿病视网膜病变有潜在的巨大影响。

该团队最近将他们的发明带到普林斯顿大学(Princeton University)主办的创业竞赛TigerLaunch上。他们的工作被公认为是顶尖的医疗技术,团队整体排名第三。

库克说:“我们的工作得到了一组风险投资家的认可,这确实令人兴奋。但真正让我重新振作起来的,是后来到场的听众和他们一起分享了亲人受艾滋病影响的故事。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.caltech.edu/about/news/glowing-contact-lens-could-prevent-leading-cause-blindness-82050