Технологии будущего: контактные линзы вместо лабораторий

Развитие технологий, в том числе гибкой электроники, создание чувствительных и компактных сенсоров позволяет по-новому посмотреть на диагностику заболеваний. Ученые делают ставку на носимые устройства: вы живете своей жизнью, а система автоматически считывает показатели здоровья. Одно из направлений современной диагностики и мониторинга —  “умные” контактные линзы. Они включают в себя различные чувствительные элементы, выявляющие маркеры болезней в слезной жидкости, а также измеряющие показатели самого глаза. 
 

Диабет 

Основной метод диагностики и мониторинга — определение уровня сахара в слезной жидкости. Это безболезненный (никаких проколов пальца для теста крови) и удобный способ. Исследования показали, что на фоне диабета повышается уровень сахара в слезной жидкости. Но между изменениями уровня сахара в крови и в слезах проходит примерно 20 минут. Для пациентов с инсулинозависимым диабетом, которым требуется информация в реальном времени для точного расчета и введения инсулина, несоответствие между уровнями может быть фатальным. Таким образом, при тяжелой форме заболевания нельзя полагаться только на датчик глюкозы на основе контактных линз, убеждены медики.

Для оценки уровня сахара есть разные методы, но электрохимический — один из самых точных. Здесь в основе лежит химическая реакция, в которой участвует сахар. Через сложную цепочку она приводит к выработке тока, который пропорционален количеству сахара в слезной жидкости. 

Онкологические заболевания 

В слезной жидкости раковых больных специалисты выделили особые соединения. К примеру, было показано, что лакриглобин присутствует в слезной пленке пациентов с раком толстой кишки, легких, молочной железы и простаты, а также у пациентов с семейным анамнезом рака.

Болезни глаз 

С помощью “умных” контактных линз можно оценивать внутриглазное давление на фоне глаукомы — заболевания, при котором зрительный нерв повреждается вследствие высокого внутриглазного давления. При этом измерение может производиться не за счет фиксации самого давления. Например, система Triggerfish измеряет мельчайшие размерные изменения роговицы. Они соответствуют изменениям биомеханических свойств и объема глаза, а также внутриглазного давления. По словам медиков, подобные системы помогли бы следить за колебаниями давления ночью. Известно, что ночные скачки давления, не фиксируемые с помощью традиционной тонометрии, могут влиять на прогрессирование глаукомы.

Синдром сухого глаза тоже можно мониторить с помощью датчиков в линзах. В частности, они позволяют оценить состав слезы, скорость ее  испарения и температуру поверхности глаза. Еще одно перспективное направление — бактериологический анализ и обнаружение патогенов (бактерий и вирусов), вызывающих конъюнктивит. 

Инженеры говорят, что анализ слезной жидкости не обязательно должен проводиться прямо на месте. Это требует интеграции сложной электроники в контактную линзу и наличия внешних элементов для питания устройствп и анализа слезной жидкости. Альтернативное решение — контактные линзы, которые просто собирают материал, а исследование проводится в лаборатории. Это особенно актуально для поиска бактерий и вирусов в материале.

Сердечно-сосудистые заболевания

Оценка состояния глазной сосудистой сети позволяет определить частоту сердечных сокращений и насыщение крови кислородом. Медики знают: если развивается системная патология вроде атеросклероза, поражаются все сосуды тела, включая мелкие сосуды сетчатки. Один из предлагаемых методов анализа аыглядит так: ультразвуковой импульс проходит через глазную среду к сетчатке и возвращается обратно с характерными искажениями. По ним возможно определить пульсацию сосудов и получить их изображение.