De elektronische contactlens, ontwikkeld door het Belgische onderzoekscentrum imec en de Universiteit Gent, (UGent) kan een menselijke iris en de werking hiervan nabootsen. Met deze lens willen de onderzoekers een oplossing bieden voor mensen met een beschadigde of ontbrekende iris. Imec en UGent hebben een spin-off bedrijf opgericht om de lens uiteindelijk op de markt te brengen: Azalea Vision.
“Toen we ongeveer zes jaar geleden met dit project begonnen, waren we echt gefocust op visuele correctie met betrekking tot scherpte van zicht,” aldus Andrés Vásquez Quentero, onderzoeksprofessor van imec en UGent. “We vroegen aan patiënten met oogaandoeningen en doktoren waar zij tegenaan liepen. Zo is het idee uiteindelijk tot stand gekomen.”
Werking iris
De iris van een mens regelt lichtinval van het oog door de pupil aan te passen in grootte. Bij fel licht wordt de pupil kleiner, zodat er weinig licht het oog binnenvalt. Wanneer het donker is, wordt de pupil groter. Zo komt er zoveel mogelijk licht het oog binnen.
Buiten lichtinval regelt de iris ook nog de scherptediepte. Scherptediepte is de afstand waarover beeld scherp is. De iris heeft twee belangrijk spieren, de kringspier en de radiale spier. De kringspier ligt vlak om de pupil heen en kan de pupil vernauwen waardoor de scherptediepte toeneemt. De radiale spier kan de pupil verwijden waardoor de scherptediepte afneemt.
Oogafwijkingen
Een iris kan beschadigen door een ongeval, waardoor er bijvoorbeeld een scheurtje kan ontstaan. Ook zijn er afwijkingen, zowel aangeboren als niet aangeboren, waarbij de iris niet goed werkt of zelfs helemaal ontbreekt. De kringspier, die regelt dat de pupil zich kan vernauwen, kan ook scheuren. Wanneer dat gebeurt, kan de pupil niet meer goed reageren op licht en zal het oog gevoeliger worden voor licht.
Er bestaan al oplossingen om kunstmatig de lichthoeveelheid te regelen. Voorbeeld hiervan is een kunstmatig oogimplantaat of lenzen. Bij een oogimplantaat komt het regelmatig voor dat de na de operatie nog steeds niet scherp ziet.
Ontwikkeling elektronische lens
Om de lichttransmissie én de scherptediepte te verbeteren, ontwikkelt de onderzoeksgroep Centra for Microsystems Technology van UGent een elektronische lens die de pupilgrootte dynamisch kan veranderen.
In de lens wordt de beweging van de iris nagebootst door ringvormige pixels met LCD-technologie(Liquid Crystal Display). De bewegingen van de artificiële iris worden aangestuurd door dunne elektronica. Zo zit er een oogknipperdetector in en een fotodiode, lichtdetector, die kijkt hoeveel licht er binnenkomt in de lens.
Voor de elektronica in de lens is er weinig energie (148 nanowatt) nodig, hierdoor hoeft de lens enkel ’s nachts te worden opgeladen. In de lens zit een NFC-chip (near-field communication) waardoor deze draadloos opgeladen kan worden. NFC-chips kun je ook vinden in een ov-chipkaart en in een bankpas met contactloos betalen.
Ondanks alle technologie die verwerkt zit in de lens, is deze qua dikte vergelijkbaar met standaard scleralenzen. Scleralenzen zijn lenzen die in plaats van op het hoornvlies, op het oogwit rusten, zoals kleine contactlenzen. Scleralenzen worden veelal gebruikt door mensen met aniridie omdat de lens niet rust op het gevoelige hoornvlies. Aniridie is een oogafwijking waarbij de iris helemaal of gedeeltelijk ontbreekt.
Medische oplossing
Andrés Vásquez Quentero: “Voor wij dit project opstartten waren wij al gespecialiseerd in flexibele elektronica en vloeibare kristal (LC)-technologie. Met de voorkennis die we hierin hadden en het onderzoek dat we deden naar oogproblematiek is het uiteindelijk gelukt om de iris na te bootsen in een contactlens.”
“In tegenstelling tot de huidige oplossingen lukt het met deze lens om het zicht te verbeteren en ook de hoeveelheid licht die de lens binnenkomt te regelen,” aldus Andrés. “Daar was volgens doktoren en patiënten nog een gebrek aan op de markt.”
Volgens de ontdekkers zou met de nieuwe lens een medische oplossing zijn aangetoond voor wereldwijd ongeveer 20 miljoen mensen met oogafwijkingen aan de iris.
Testen van de lens
In een laboratorium is de lens getest bij verschillende licht-omstandigheden. Bij deze testsimulaties hebben ze gebruik gemaakt van 3D-data van een aniridiepatiënt. Volledige resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in Nature. Bij het onderzoek is samengewerkt met Holst Centre, een innovatiecentrum van imec en TNO in Nederland, en een Spaans onderzoeksinstituut.
Toekomst
Het plan is om de lens binnenkort klinisch te valideren. Er zal dan vooral gekeken worden naar de veiligheid van de lens en naar de eventuele gevolgen die de lens kan hebben op het oogweefsel.
Andrés geeft aan dat er nog een aantal aanpassingen zijn die doorgevoerd zullen moeten worden in de lens. “We moeten kijken naar het beste materiaal voor de lens om te zorgen dat deze zo comfortabel mogelijk wordt. We zijn hier momenteel druk mee bezig.”
“We verwachten dat de lens eind 2023 op de markt zal komen. Wanneer dit zal gebeuren zal de prijs van de lens vergelijkbaar zijn met die van op maat gemaakte harde lenzen. We zoeken steun van de overheid om te zorgen dat ze betaalbaar zullen zijn. Vooral op het begin is dit belangrijk om de ontwikkelingskosten te kunnen compenseren.”
Ook interessant:
Weer kijken als een puber dankzij een innovatieve ooglens
Holst Centre presenteert transparante optische vingerafdruksensor
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
