Лечение одним взглядом
Микрофлюидные линзы покажут состояние здоровья и помогут в лечении
Контактные линзы давно и прочно вошли не только в офтальмологию, но и в целом в обиход человека — став не только способом заменить очки, но и возможностью улучшить зрение. Сегодня ученые пошли намного дальше — они предлагают использовать линзы в качестве диагноста и способа введения лекарств (а заодно и еще для ряда полезных манипуляций, причем не только в здравоохранении). Новейшие технологии позволят использовать их, например, для лечения хронических заболеваний зрения, таких как глаукома и синдром сухого глаза, а также в борьбе с другими болезнями, например, такими как диабетическая ретинопатия, за счет локализованной и длительной доставки лекарств.
Фото: Александр Коряков, Коммерсантъ
Фото: Александр Коряков, Коммерсантъ
Учеными доказано: слезная пленка, покрывающая глаз, позволяет судить не только о состоянии органа зрения, но и в целом о здоровье человека, поскольку содержит такие биомаркеры, как глюкоза, электролиты и белки. Однако существующие методы диагностики, такие как тонометрия или забор слезной жидкости, часто являются инвазивными, проводятся редко и непрактичны для ежедневного мониторинга. Кроме того, стандартные глазные капли плохо удерживаются в глазу из-за моргания и оттока жидкости, что ограничивает их терапевтический эффект. Умные контактные линзы стали привлекательной альтернативой подобным методам.
Инженерная задача
Благодаря возможности измерения в реальном времени и контролируемому высвобождению лекарств непосредственно в глазу инновационные контактные линзы способны произвести революцию в офтальмологии. В статье, опубликованной в журнале «Микросистемы и наноинженерия» (Microsystems & Nanoengineering), исследователи из Манипульского института прикладной физики и Манипульского университета в Джайпуре описывают эволюцию микрофлюидных контактных линз (MCL) от концепции до клинической реализации. Они подробно рассматривают технологические достижения — от мягкой литографии до лазерной печати и 3D-печати пресс-форм, которые позволяют линзам измерять внутриглазное давление, определять биохимические маркеры и доставлять лекарства по требованию.
«MCL представляют собой сочетание средств для ухода за зрением и передовых диагностических технологий. Наша цель — создать единое носимое устройство, которое будет легко сочетаться с биосенсорами, терапевтической доставкой и обеспечит комфорт для пользователя. Многие из этих технологий все еще находятся в разработке, но прогресс в производстве и материалах обнадеживает. Мы приближаемся к клиническому внедрению», — отметил автор обзора профессор Саджан Д. Джордж.
Микрофлюидные линзы 2025 года совмещают три функции:
1. Коррекция зрения с адаптивной фокусировкой — это уже привычная врачам и пациентам функция оптической коррекции зрения;
2. Доставка лекарств (например, при глаукоме или синдроме сухого глаза через специальный гидрогелевый резервуар, встроенный в линзу, в нужные моменты будет высвобождаться необходимая доза препарата);
3. Диагностика (датчики pH, температуры, давления — при помощи специальных деформируемых каналов, встроенных в линзу и наполненных индикаторной жидкостью, происходит фиксация даже незначительных изменений).Два основных способа использования MCL — это диагностика и лечение. В рамках диагностики, к примеру, деформируемые микроканалы, встроенные в линзу, реагируют на изменения, перемещая индикаторные жидкости, что позволяет точно измерять внутриглазное давление, что крайне важно для лечения глаукомы. Некоторые конструкции обладают чувствительностью до 708 мкм/мм рт. ст., что намного превосходит более ранние разработки. MCL также отслеживают биомаркеры слезной жидкости, такие как pH, глюкоза, лактат и белки, с помощью колориметрических или флуоресцентных датчиков, считываемых со смартфона.
Что касается терапевтического эффекта, то микрокамеры, наполненные лекарством, высвобождают его в ответ на внешнее воздействие, такое как магниты или электрические сигналы, или на внутреннее, такое как изменение pH или моргание. Такие инновации позволяют доставлять лекарство по требованию, сохраняя при этом оптическую прозрачность и гибкость линзы. Продвинуться в использовании линз позволили их методы производства: термоформование и репликация PDMS обеспечивают точность; 3D-печать позволяет создавать персонализированные конструкции, а фемтосекундные лазеры обеспечивают сверхточную гравировку микроканалов.
С максимальной пользой
Микрофлюидные контактные линзы нового поколения могут не только корректировать зрение, но и измерять давление, диагностировать состав слезы и доставлять лекарства, подтверждает Хадижат Сулейманова из офтальмологического центра «Зрение». Так, рассказывает она, микрофлюидные линзы позволяют корректировать зрение, измерять внутриглазное давление, отслеживать состав слезы и дозированно подавать лекарства на поверхность глаза. Это может быть особенно полезно при глаукоме, где важно соблюдать регулярный режим закапывания. Одной из главных сложностей становится поддержание дисциплины терапии: пациентам трудно не забывать вовремя использовать капли. Если доставка капель будет происходить автоматически, в зависимости от показаний встроенных датчиков, это обеспечит стабильность лечения и снизит риск осложнений.
Контроль внутриглазного давления — еще одна важная задача, которую могут решить такие линзы. В стандартной практике давление измеряют точечно: на приеме у врача или, в лучшем случае, при повторных замерах в течение дня. Это не всегда отражает реальную картину, поскольку давление может колебаться. Новая технология позволит отслеживать изменения в течение суток. Это даст более полную информацию о состоянии глаза и поможет выявить нарушения, которые невозможно зафиксировать при разовых измерениях.
Линзы могут быть полезны и при синдроме сухого глаза — состоянии, при котором нарушается состав или выработка слезной жидкости. Сенсоры фиксируют изменения в составе слезы (например, уровень pH, наличие белков), что позволяет точнее оценивать динамику состояния и корректировать терапию. В первую очередь технология может использоваться как диагностический инструмент.
Будущее MCL-имплантатов — уже не просто линз — простирается далеко за пределы кабинета офтальмолога. В сочетании с мобильными интерфейсами они обеспечивают удаленную диагностику и персонализированное лечение. Но вне медицины интеграция датчиков, лекарственных систем и даже технологий отображения может найти применение в спорте, военной сфере и носимых устройствах.
Скоро в России
В свете сказанного выше современные контактные линзы могут стать универсальной технологией для диагностики, лечения и обеспечения комфорта пациентов. Как отмечает офтальмолог Медцентра доктора Александровского Мария Щучко, микрофлюидные контактные линзы — это шаг в будущее, которое позволит объединить исправление зрительных нарушений, передовую диагностику и регулярную доставку лекарственного препарата организму.
В России, рассказывает она, также существуют свои разработки в этой сфере. Так, к примеру, НИИ глазных болезней Москвы в 2024 году представил проект «Биосовместимые гидрогелевые линзы с антимикробным покрытием». А Инновационный центр Сколково занимается проектом «Умные линзы с датчиком внутриглазного давления» (стартап «Окулайф»). «В мире и в России такая технология помогла бы улучшить диагностику и контроль некоторых заболеваний. И как следствие — снизить инвалидность вследствие потери зрения», — считает госпожа Щучко.
Как и любые контактные линзы, микрофлюидные имеют ограничения, соглашается Хадижат Сулейманова: их нельзя оставлять на глазу на длительное время. Даже мягкие линзы могут вызывать осложнения при длительном использовании: раздражение, покраснение, сухость. Более сложная конструкция с сенсорами и резервуарами может усилить нагрузку на роговицу и повысить риск побочных эффектов. Чтобы такие линзы стали частью практики, необходимо решить вопрос безопасности длительного ношения.
Технология перспективна, но требует доработки, уверены врачи. Важно обеспечить ее безопасность и комфорт. Если эти задачи будут решены, устройства смогут существенно облегчить ведение пациентов с хроническими заболеваниями глаз. Постоянный мониторинг и автоматическая подача препаратов позволят врачам лучше контролировать процесс лечения, а пациентам — не нарушать его. Так что внедрение микрофлюидных элементов в изогнутую гибкую поверхность мягких линз без ущерба для зрения или комфорта все еще остается сложной инженерной задачей. Впрочем, такие технологии постепенно приближаются к практическим решениям, готовым к использованию пациентами.