Un ochi artificial care clipește, dezvoltat în SUA pentru a fi folosit în studii clinice și testarea de medicamente

Un ochi artificial care clipește, dezvoltat în SUA pentru a fi folosit în studii clinice și testarea de medicamente
august 08 10:06 2019 4 minut(e)

Cel mai avansat tip de ochi artificial implantat pe un cip are o pleoapă mecanică pentru a simula clipirea și a fost folosit pentru a testa un medicament experimental pentru boala ochilor uscați.

Prin încorporarea celulelor umane într-un schelet artificial ochiul artificial prezintă multe din carecteristicile ochiului viu și oferă posibilitatea testării medicamentelor reducând în același timp riscurile și preocupările etice.

Nouă replică artificială a ochiului uman a fost construită în laboratorul Penn Engineering.

Persoanele care petrec opt sau mai multe ore pe zi cu ochii pe ecranul computerului pot simți că ochii devin obosiți sau uscați și dacă aceste simptome sunt destul de severe, în cele din urmă pot dezvolta boala ochilor uscați. Deși boala ochilor uscați este destul de comună există puține opțiuni de tratament aprobate de FDA parțial din cauza dificultăților de replicare a fiziopatologiei complexe din ochii oamenilor.

Acest ochi dezvoltat pe un cip este completat cu o pleoapă care clipește și poate ajuta astfel oamenii de știință și producătorii de medicamente să-și îmbunătățească înțelegerea și tratamentele pentru diverse patologii oculare.

Studiul a fost condus de Dan Huh, profesor asociat la Departamentul de Bioinginerie al Universității din Pennsylvania într-un laborator specializat în crearea de organe pe cip care imită organele umane, inclusiv copiile unor plămâni și a măduvei osoase lansate în spațiu în luna mai pentru a studia boala astronautului.

În acest studiu, cercetătorii s-au concentrat pe realizarea unui model de ochi care ar putea imita un ochi sănătos și un ochi cu boala ochilor uscați, permițându-le să testeze un medicament experimental fără riscul de daune.

Pentru construi ochiul artificial coordonat de un cip echipa a realizat pentru început un schelet poros realizat prin imprimare 3D, de dimensiunea unei monede de 10 cenți și forma unei lentile de contact pe care au crescut celulele ochilor umani.

Celulele corneei au fost crescute pe cercul interior al schelei, iar celulele conjunctive care alcătuiec țesutul specializat care acoperă partea albă a ochilor umani, au fost crescute pe cercul exterior al schelei.

O placă de gelatină acționează ca pleoapă, alunecând mecanic peste ochi în același ritm cu clipirea naturală. Ochiul artificial este hrănit printr-o conductă lacrimogenă, iar pleoapa artificială întinde secrețiile lacrimale artificiale peste ochi, pentru a formă ceea ce se numește un film lacrimal.

“Din punct de vedere al ingineriei, am considerat că este interesant să ne gândim la posibilitatea de a imita mediul dinamic al unui ochi uman care clipește intermitent. Aceasta a fost o caracteristică cheie a suprafeței oculare pe care am dorit să o imităm în dispozitivul nostru “, a afirmat Huh, citat de sciencedaily.com.

Clipirea servește la răspândirea lacrimilor și la generarea unui film subțire care menține suprafața oculară hidratată. De asemenea, ajută la formarea unei suprafețe refractare netede pentru transmiterea luminii.

La persoanele cu boala ochilor uscați, pelicula lacrimogenă se evaporă mai repede decât se reface, ceea ce duce la inflamații și iritații. O cauză comună a bolii ochilor uscați este reducerea clipirii care apare în timpul utilizării excesive a computerului, dar oamenii pot dezvolta boala și din alte motive.

Boala ochilor uscați afectează aproximativ 14% din populația lumii, dar a fost extrem de dificil ca cercetătorii să dezvolte noi tratamente. Doar din 2010 și până acum au existat 200 de studii clinice eșuate și doar două medicamente sunt disponibile în prezent.

Înainte de a începe un proces de testare a medicamentelor, echipa a trebuit să se asigure că modelul lor ar putea imita într-adevăr condițiile bolii ochilor uscați.

“Inițial, ne-am gândit că modelarea bolii ochilor uscați va fi la fel de simplă ca păstrarea unui mediu de cultură uscat. Dar, după cum se dovedește, boala este una multifactorială incredibil de complexă, cu o varietate de subtipuri. Indiferent de tip, însă, există două mecanisme de bază care stau la baza dezvoltării și progresiei bolii. În primul rând, pe măsură ce apa se evaporă din filmul lacrimal, concentrația de sare crește dramatic, rezultând o hiperosmolaritate a lacrimilor. Și în al doilea rând prin evaporarea crescută a lacrimilor , filmul lacrimogen devine mai subțire și adesea se rupe prematur, afecțiunea este denumită instabilitatea filmului lacrimogen” a mai precizat Huh.

Pentru a replica condițiile bolii ochilor uscați cercetătorii au redus la jumătate clipirea artificială a dispozitivului.

Când au comparat modelele artificiale ale ochiului sănătos și ochiului uscat cu ochii umani echivalenți, modelele de laborator au dovedit asemănarea cu organul real pentru mai mulți parametrii clinici.

Ochiul coordonat de cip a imitat performanțele reale ale ochilor într-o bandă Schirmer, care testează producția de lichide, într-un test de osmolaritate, care are în vedere conținutul de sare în lacrimi și într-un test de keratografie, care evaluează timpul necesar pentru ca un film lacrimogen să se rupă.

  Citește mai multe despre:
  Categorii:
scrie un comentariu

0 Comentarii

Niciun comentariu!

Poți adăuga unul pentru a porni o conversație.

Adaugă un comentariu

Datele tale sunt în siguranță! Adresa de e-mail nu va fi publicată. Datele introduse nu vor fi distribuite către terți.
Câmpurile marcate cu * sunt obligatorii.