De lens krijgt een krasje, een uurtje onder de UV-lamp en het litteken is verkleind tot een vrijwel onzichtbare lijn. Dit is het resultaat van een groep Zuid-Koreaanse onderzoekers, die een nieuw zelfherstellend materiaal ontwikkelden, bedoeld voor zachte contactlenzen. Nog steeds een experimenteel prototype natuurlijk, maar in staat om een van de meest banale en irritante problemen op te lossen voor degenen die ze gebruiken: eenmaal beschadigd kunnen de lenzen tegenwoordig alleen maar in de prullenbak belanden.
Het materiaal ontwikkeld door Jung-Hyun Choi en Byoung-Ki Cho slaagt erin krassen te herstellen dankzij ultraviolet licht, waardoor de transparantie, flexibiliteit en een goed vermogen om water vast te houden behouden blijven. De studie, eveneens gefinancierd door de National Research Foundation van Zuid-Korea, werd gepubliceerd in ACS toegepaste polymeermaterialen.
De kras sluit dankzij de zwavelbindingen
Veel voorkomende zachte lenzen zijn gemaakt van hydrogels, poreuze, waterrijke polymeernetwerken die flexibel genoeg zijn om zich aan het oog aan te passen. Deze structuur kan echter bekrast raken tijdens het hanteren of in contact met stof en klein vuil.
De onderzoekers hebben de hydrogel aangepast door dynamische disulfidebindingen in de structuur ervan te plaatsen. Wanneer de lens een uur lang wordt blootgesteld aan UV-licht met een golflengte van 365 nanometer, breken sommige bindingen tussen de zwavelatomen tijdelijk en vormen ze nieuwe met aangrenzende atomen.
Het netwerk van materiaal kan zichzelf dus reorganiseren in het beschadigde punt, waardoor de groef geleidelijk wordt gesloten. Op microscoopbeelden vrijgegeven door de American Chemical Society verandert de diepe kras die zichtbaar was vóór de behandeling in een veel dunnere lijn na blootstelling aan de lamp. Een soort moleculair herstel, met zwavel in plaats van een naald.
Het team had al een hydrogel ontwikkeld die zichzelf met warmte kon herstellen, maar de behandeling duurde enkele uren en het risico bestond dat zo’n dunne lens uitdroogde. Met UV-licht kan de reactie daarentegen bij kamertemperatuur en in kortere tijd worden gestart.
Volgens Cho zou het proces kunnen worden herhaald en in de toekomst ook kunnen worden uitgevoerd met kleine huishoudelijke UV-lichtapparaten, vergelijkbaar met apparaten die worden gebruikt om voorwerpen schoon te maken of gellak uit te harden. Dit is nog steeds een toepassingshypothese: het prototype zal verder bestudeerd moeten worden voordat het in de badkamer thuis terechtkomt, tussen de lenzenvloeistof en de nagelvijl.
Beter bestand tegen krassen en afzettingen
Zelfherstellend is slechts één van de kenmerken van het nieuwe materiaal. Een tweede polymeer, ontworpen om krassen, de ophoping van biologisch materiaal en bacteriegroei te beperken, werd op het oppervlak van de hydrogel aangebracht.
De coating vormt een zeer gehydrateerd en glad oppervlak, waaraan eiwitten en micro-organismen zich moeilijker kunnen hechten. Een belangrijk detail voor een apparaat dat in direct contact blijft met tranen, oogleden en vingers en dat bij dagelijks gebruik gemakkelijk aanslag kan opvangen.
Om de weerstand ervan te testen, wreven de onderzoekers over het oppervlak met fijn schuurpapier. Na de behandeling nam de helderheid van de lens slechts met ongeveer 2% af. De coating beschermde het materiaal daarom, zelfs als het werd blootgesteld aan aanzienlijk agressievere spanningen dan verwacht bij normaal gebruik.
De experimentele lenzen behielden ook de mechanische eigenschappen en het vermogen om water vast te houden, vergelijkbaar met die van normale zachte lenzen. Kortom, het materiaal weet zichzelf te herstellen zonder stijf, ondoorzichtig of droog te worden: een balans die allesbehalve vanzelfsprekend is bij het werken met zulke dunne en delicate structuren.
©ACS
Lenzen gaan langer mee en minder afval
Een lens die beter bestand is tegen slijtage en beter kan herstellen van kleine beschadigingen, kan langer meegaan, waardoor zowel de kosten van vervanging als het aantal weggegooide apparaten worden verlaagd. Het voordeel zou vooral interessant zijn voor lenzen die zijn ontworpen voor langdurig gebruik, zolang de mogelijkheid om ze te repareren gepaard gaat met veilige reinigings- en opslagsystemen.
Voordat het op de markt komt, zijn verdere stabiliteitstests en goedkeuring van de Zuid-Koreaanse regelgevende instanties nodig. Onderzoekers zullen moeten verifiëren dat het materiaal zijn eigenschappen behoudt na meerdere reparatiecycli en onder reële gebruiksomstandigheden. De technologie vertrekt echter van een heel concreet resultaat: een kras die op een experimentele lens gegraveerd was, verdween bijna na zestig minuten UV-licht.
