Японські вчені створили контактні лінзи з захистом від випромінювання

Японські науковці з університету Васеда під керівництвом професора Такео Міяке розробили революційні контактні лінзи з покриттям MXene, які забезпечують надійний захист очей від електромагнітного випромінювання. Це дослідження стало результатом співпраці між університетом Васеда, Кіотським університетом та лікарнею університету Ямагучі, об'єднавши експертизу в галузях нанотехнологій, двовимірних матеріалів та офтальмології.

Розвиток інтернету речей та бездротових пристроїв підвищує занепокоєння щодо тривалого впливу електромагнітного випромінювання на здоров'я очей. MXene, клас двовимірних карбідів та нітридів перехідних металів, показав перспективи в екрануванні електромагнітного випромінювання, проте погана адгезія та схильність до окислення обмежували їх застосування.

Професор Міяке пояснює мотивацію дослідження: «Розумні контактні лінзи з вбудованими електронними компонентами привертають велику увагу як наступний крок у носимих пристроях. Однак вперше це означає, що ми розміщуватимемо бездротові схеми безпосередньо на рогівці, піддаючи їх впливу електромагнітних хвиль цілодобово. Натхненні проривами в двовимірних матеріалах та технологіях виготовлення пристроїв, ми створили високофункціональні захисні контактні лінзи».

Для виготовлення цих функціональних контактних лінз дослідницька команда спочатку підготувала дисперсії MXene, які були відфільтровані у вакуумі з мембранами змішаного целюлозного ефіру для створення плівок на основі MXene. Потім плівки наносили на комерційні м'які контактні лінзи методом вологого перенесення з використанням ацетону. Підготовлені лінзи були ретельно проаналізовані на фізичні властивості, провідність та безпеку.

Команда обрала метод вологого перенесення для легкого прикріплення нанолистів MXene до нестандартної форми поверхні м'яких контактних лінз, що забезпечує масштабованість процесу. Виготовлені контактні лінзи показали вражаючі результати з пропусканням видимого світла понад вісімдесят відсотків, високою провідністю, захистом від зневоднення та високою біосумісністю з життєздатністю клітин понад дев'яносто відсотків.

Нанесені шари MXene показали змінну товщину залежно від концентрації дисперсій, а адгезивні властивості розчиненої мембрани целюлозного ефіру забезпечили оптимальне прикріплення MXene. Додатково шар целюлозного ефіру також захищав MXene від окислення.

Професор Міяке обговорює значення їхнього методу: «Наше дослідження може мати багатогранний вплив. По-перше, стабільне та легке покриття нанолистів MXene через вологий перенос розширює можливості для комерційного застосування. По-друге, наш метод простий, але ефективний у запобіганні окисленню MXene, перетворюючи часто ігноровану проблему окислення MXene на вирішену перешкоду».

Для оцінки електромагнітного екранування лінзи з покриттям MXene тестували на свинячих очах, піддаючи їх мікрохвильовому нагріванню та тепловізійному зображенню. Лінзи показали швидке підвищення температури, що вказує на сильне поглинання та розсіювання електромагнітного випромінювання, що запобігло прямому нагріванню очей.

При впливі високочастотних мікрохвиль MXene ефективно поглинав електромагнітну енергію та вивільняв її у вигляді теплового випромінювання, тим самим захищаючи свинячі очі від прямого нагрівання. Дослідники підтвердили надійну ефективність електромагнітного екранування до дев'яноста трьох відсотків, що представляє найвищу зареєстровану питому ефективність екранування для біосумісних матеріалів на тому ж рівні товщини.

Це дослідження було співавторським зусиллям доктора Лунцзе Ху з аспірантури інформаційного виробництва та систем університету Васеда, доцента Джуна Хіротані з Кіотського університету, професора Казухіро Кімури з лікарні університету Ямагучі, асистента професора Ацушіге Ашіморі з лікарні університету Ямагучі та асистента професора Самана Азхарі з аспірантури інформаційного виробництва та систем університету Васеда.

Лінзи продемонстрували сильний захист від високочастотного електромагнітного випромінювання, забезпечуючи оптимальне здоров'я очей. З високим електромагнітним захистом та надійними властивостями цей прорив у розумних контактних лінзах представляє значний крок вперед до безпечніших носимих технологій.

Використовуючи унікальні властивості нанолистів MXene, лінзи забезпечують ефективний захист від високочастотного випромінювання, зберігаючи при цьому комфорт та зручність використання. Окрім здоров'я очей, цей прорив прокладає шлях для інтеграції передових наноматеріалів у розумні носимі пристрої, медичні імплантати та біоелектроніку, вирішуючи питання як безпеки, так і функціональності.

Результати дослідження опубліковані в журналі Small Science, що підтверджує високий науковий рівень роботи. Це досягнення відкриває нові можливості для розвитку захисних технологій у сфері носимих пристроїв та медичних застосувань, особливо в контексті зростаючого використання бездротових технологій та їх потенційного впливу на здоров'я людини.