Нанофотонный имплантат

НанотехнологииДоктора Дэвид Сретаван, Джонг O. Ли и Хайк Чу разрабатывают нанофотонный имплантат диаметром от 100 до 200 мкм, который однажды может быть использован для мониторинга ВГД у пациентов с глаукомой.

Три года назад, Дэвид Сретаван, доктор медицинских наук, профессор и вице-председатель департамента офтальмологии и физиологии Калифорнийского университета, Сан-Франциско, узнал о возможности создания миниатюрных нанофотонных датчиков для измерения ВГД от Хайка Чу, доктора философии, в настоящее время доцента в области инженерии Калифорнийского технологического института, Пасадена.

"Я был заинтересован в этом из-за все возрастающей клинической необходимости в лучшем датчике мониторирования ВГД при глаукоме", сказал д-р Сретаван.

"В настоящее время все устройства проводят измерения не напрямую и приходится высчитывать погрешности исходя из толщины и кривизны роговицы", сказал д-р Чу.

Детали устройства

Имплантат будет получать информацию об уровне ВГД, взаимодействуя со светом, близким к инфракрасному (ИК) спектру. Считывать данные с устройства возможно путем поднесения портативного детектора к глазу. Свет, близкий к ИК-спектру, не воспринимается глазом человека, поэтому не доставляет пациенту дискомфорт.

Приспособление имеет закрытую камеру цилиндрической формы и группу антенных излучателей, расположенных на эластичных мембранах, которые формируют верхнюю и нижнюю поверхности камеры. При направлении света на приспособление от него отражается сигнал с максимальным углом падения на специфических длинах волн, что является спектральной подписью уникальной разницы между эффективным излучением антенн.

При повышении уровня внутриглазного давления мембраны антенн деформируются, что приводит к уменьшению разницы между их эффективным излучением. Это приводит к сдвигу спектра отражения, что возможно фиксировать спектрометром. Сенсор называют нанофотонным, так как приспособление имеет очень маленький размер, а фотонные структуры четко усиливают данные, получаемые в отраженном свете.

"Прямо сейчас, измерения происходят через настольный пульт управления, но исследователи хотели бы изменить это на что-то более портативное или даже на датчик, встроенный в экран телевизора, компьютера или зеркало в ванной. В конце концов, пользователи смогут получить показания напрямую от смарфонов", сказал д-р Сретаван.

Обычно пациенты с глаукомой измеряют свое внутриглазное давление 3-4 раза в год при визите к офтальмологу, поэтому одним из многочисленных преимуществ этого устройства будет возможность измерять ВГД более регулярно в разное время в течение дня, а значит и корректировать терапию при сильных колебаниях. 

Ближайшее будущее

Исследователи имплантировали прототипы в глаза кроликам и готовятся к началу доклинических исследований, результаты которых ожидаются к концу года. 

Одной из областей доклинической работы будет биосовместимость. Тем не менее, материал данного устройства используется в изготовлении медицинского оборудования, таким образом, по предварительным прогнозам, результаты будут положительными.

Другим важным моментом будет определение местоположения датчика в глазу, в настоящее время рассматривается его комбинация с интраокулярными линзами, как наиболее стабильная позиция. Также рассматривается вариант вживления его в ткань радужки, но в даном случае крепежные элементы могут оказаться больше, чем сам датчик.

В любом случае, размещение будет учитывать косметический вид глаза.