عدسات لاصقة بلازما ثنائية الأبعاد متوافقة حيوياً لتصحيح عمى الألوان

في دراسة حديثة نُشرت في مجلة Scientific Reports ، تم تصنيع العدسات اللاصقة ثنائية الأبعاد والمتوافقة مع plasmonic باستخدام polydimethylsiloxane (PDMS).

البحث: عدسات البلازما اللاصقة ثنائية الأبعاد المتوافقة حيوياً لتصحيح عمى الألوان.

هنا ، تم تصميم واختبار تصميم أساسي غير مكلف لتصحيح عمى اللون الأحمر والأخضر بناءً على الطباعة النانوية الخفيفة.

يُشتق إدراك لون الإنسان من ثلاث خلايا مستقبلات ضوئية على شكل مخروطي ، طويلة (L) ، متوسطة (M) ، وقصيرة (S) ، والتي تعتبر ضرورية لرؤية درجات اللون الأحمر والأخضر والأزرق ، مع حساسية طيفية بحد أقصى 430 ، 530 و 560 نانومتر ، على التوالي.

عمى الألوان ، المعروف أيضًا باسم نقص رؤية الألوان (CVD) ، هو مرض يصيب العين يعوق اكتشاف وتفسير الألوان المختلفة من خلال ثلاث خلايا مستقبلات للضوء تعمل في الرؤية الطبيعية وتعمل وفقًا لحساسيتها الطيفية القصوى. تكون ضيقة أو وراثية ، بسبب فقدان أو خلل في الخلايا المخروطية المستقبلة للضوء.

رسم تخطيطي لعملية تصنيع العدسة المقترحة القائمة على PDMS ، (ب) صور العدسة القائمة على PDMS ، و (ج) غمر العدسة القائمة على PDMS في محلول الذهب HAuCl4 3H2O لأوقات حضانة مختلفة. N. and Hamidi، SM (2022)

يحدث ازدواج اللون عندما يكون أحد أنواع الخلايا المخروطية الثلاثة المستقبلة للضوء غائبًا تمامًا ؛ويصنف على أنه بروتوفثلميا (لا مستقبلات ضوئية مخروطية حمراء) ، ديوتيرانوبيا (لا مستقبلات ضوئية مخروطية خضراء) ، أو عمى ألوان ثلاثي الألوان (عدم وجود مستقبلات ضوئية مخروطية زرقاء).

تتميز أحادية اللون ، وهي أقل أشكال عمى الألوان شيوعًا ، بغياب نوعين من الخلايا المخروطية المستقبلة للضوء على الأقل.

أحادية اللون هي إما عمى ألوان كامل (عمى الألوان) أو لديها مستقبلات ضوئية مخروطية زرقاء فقط ، وهناك نوع ثالث من الترابط اللوني غير الطبيعي يحدث إذا حدث خلل في أحد أنواع الخلايا المخروطية المستقبلة للضوء.

تنقسم ثلاثية الألوان الشاذة إلى ثلاثة أنواع بناءً على نوع عيب مستقبلات الضوء المخروطي: deuteranomaly (مستقبلات ضوئية مخروطية خضراء معيبة) ، و protanomaly (مستقبلات ضوئية مخروطية حمراء معيبة) ، و tritanomaly (مستقبلات ضوئية مخروطية زرقاء معيبة).

البروتانات (protanomaly و protanopia) و deutans (deuteranomaly و deuteranopia) ، المعروفة باسم protanopia ، هي أكثر أنواع عمى الألوان شيوعًا.

البروتانومالي ، قمم الحساسية الطيفية للخلايا المخروطية الحمراء تتحول إلى اللون الأزرق ، في حين أن الحد الأقصى لحساسية الخلايا المخروطية الخضراء يتحول إلى اللون الأحمر ، وبسبب الحساسيات الطيفية المتضاربة لمستقبلات الضوء الأخضر والأحمر ، لا يمكن للمرضى التمييز بين الأشكال المختلفة.

رسم تخطيطي لعملية تصنيع العدسة اللاصقة ثنائية الأبعاد بتقنية PDMS المقترحة ، و (ب) صورة حقيقية للعدسة اللاصقة المرنة ثنائية الأبعاد المصنعة. © Roostaei، N. and Hamidi، SM (2022)

في حين كان هناك الكثير من العمل القيم في تطوير علاجات مضمونة لعمى الألوان بناءً على عدة طرق طبية لهذه الحالة ، لا تزال التعديلات الرئيسية في نمط الحياة محل نقاش مفتوح. العلاج الجيني والنظارات الملونة والعدسات والمرشحات البصرية والنظارات الإلكترونية الضوئية والتعزيزات أجهزة الكمبيوتر والأجهزة المحمولة هي الموضوعات التي تم تناولها في البحث السابق.

تم إجراء بحث شامل عن النظارات الملونة مع مرشحات الألوان ويبدو أنها متاحة على نطاق واسع لعلاج الأمراض القلبية الوعائية.

في حين أن هذه النظارات تنجح في زيادة إدراك الألوان للأشخاص الذين يعانون من عمى الألوان ، إلا أن لها عيوبًا مثل السعر المرتفع والوزن الثقيل والكميات الكبيرة وعدم التكامل مع النظارات التصحيحية الأخرى.

لتصحيح الأمراض القلبية الوعائية ، تم تطوير العدسات اللاصقة باستخدام أصباغ كيميائية ، وأسطح metasurfaces ، وجزيئات plasmonic nanoscale ، مؤخرًا.

ومع ذلك ، فإن هذه العدسات اللاصقة تواجه العديد من العقبات ، بما في ذلك عدم التوافق الحيوي ، والاستخدام المحدود ، وضعف الاستقرار ، وارتفاع الأسعار ، وعمليات الإنتاج المعقدة.

يقترح العمل الحالي عدسات لاصقة ثنائية الأبعاد متوافقة حيوياً ومرنة تعتمد على polydimethylsiloxane (PDMS) لتصحيح عمى الألوان ، مع التركيز بشكل خاص على عمى الألوان الأكثر شيوعًا ، وهو شذوذ اللون (الأحمر والأخضر).

PDMS عبارة عن بوليمر متوافق حيويًا ومرنًا وشفافًا يمكن استخدامه لصنع العدسات اللاصقة ، وقد وجدت هذه المادة غير الضارة والمتوافقة حيويًا مجموعة متنوعة من الاستخدامات في الصناعات البيولوجية والطبية والكيميائية.

في هذا العمل ، تم تطوير العدسات اللاصقة 2D المتوافقة حيوياً والمرنة المصنوعة من PDMS ، وهي غير مكلفة وسهلة التصميم ، باستخدام نهج الطباعة الحجرية النانوية المعتدلة ، وتم اختبار تصحيح الديوترون.

العدسات مصنوعة من PDMS ، وهو بوليمر مضاد للحساسية وغير خطير ومرن وشفاف ، ويمكن استخدام هذه العدسات اللاصقة البلازمية ، القائمة على ظاهرة الرنين الشبكي للسطح البلازموني (SLR) ، كمرشح ألوان ممتاز لتصحيح شذوذ الديوترون.

تتميز العدسات المقترحة بخصائص جيدة مثل المتانة والتوافق الحيوي والمرونة ، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات تصحيح عمى الألوان.