Intelligente Kontaktlinsen: Kontinuierliche Überwachung der Augen

Chinesische Forscher haben eine weiche, dehnbare bimodale Kontaktlinse entwickelt, die in der Lage ist, den Augeninnendruck und die Augenbewegung auch bei geschlossenen Augenlidern gleichzeitig zu überwachen.

Sehstörungen betreffen weltweit über eine Milliarde Menschen, wobei das Glaukom aufgrund seines langsamen, symptomfreien Verlaufs zu den heimtückischsten Erkrankungen zählt. Wichtige Biomarker wie erhöhter Augeninnendruck (IOD) und unregelmäßige Augenbewegungen (eye movement = EM) bleiben oft unbemerkt, insbesondere während des Schlafes. Nächtliche IOD-Spitzen und EM-Ereignisse im Zusammenhang mit der REM-Phase sind jedoch für die Diagnose und Prävention von Schäden besonders wichtig.

Hier haben sich intelligente Kontaktlinsen als vielversprechende Lösung herausgestellt. Jedoch sind die meisten auf eine Verwendung bei geöffneten Augen beschränkt und haben Schwierigkeiten, dualmodale Daten präzise zu erfassen. Aufgrund dieser Einschränkungen besteht ein wachsender Bedarf an tragbaren Geräten, die eine kontinuierliche Überwachung bei geschlossenen Augen mit hoher Genauigkeit und Komfort ermöglichen.

Smarte Kontaktlinse der nächsten Generation

Nun haben Forscher der University of Electronic Science and Technology of China eine intelligente Kontaktlinse der nächsten Generation entwickelt, die genau das leistet. Die im Fachjournal „Microsystems & Nanoengineering“ veröffentlichte Studie stellt eine weiche, dehnbare bimodale Kontaktlinse (bimodal contact lens = BCL) vor, die den Augeninnendruck und die Augenbewegung gleichzeitig und sogar mit geschlossenen Augenlidern überwachen kann.

Durch die Integration von kapazitiven und magnetischen Sensoren in eine einzige, drahtlos verbundene Plattform ermöglicht das Gerät den Forschern zufolge eine Rund-um-die-Uhr-Überwachung der Augengesundheit und könnte damit einen neuen Weg zu einer personalisierten, proaktiven Versorgung bieten.

Längeres Tragen der Kontaktlinsen ist sicher

Die BCL kombiniert fünf Schichten sorgfältig entwickelter Materialien, darunter Serpentinen-Kupferspulen zur Druckmessung und eine mit Neodym angereicherte Magnetfolie zur Bewegungserkennung. Durch diese flexible Struktur könne sich die Linse an das Auge anpassen, wodurch Beschwerden vermieden werden und die Sehkraft erhalten bleibt.

In Kaninchenmodellen zeigte die Linse eine hohe Empfindlichkeit gegenüber IOD-Schwankungen mit einer Auflösung von bis zu 1 mmHg und einer hervorragenden Signalstabilität, selbst bei geschlossenen Augen. Dank eines integrierten, an einer Brille befestigten Tesla-Messgerätes erreichte die EM-Erkennung sowohl in Labormodellen als auch in Versuchen am Menschen eine Genauigkeit von über 97 Prozent.

Die Daten der Linse werden drahtlos an mobile Geräte übertragen und ermöglichen so ein Echtzeit-Feedback. Biokompatibilitätstests haben bestätigt, dass das Gerät für längeres Tragen sicher ist und keine Anzeichen von Entzündungen oder Sehstörungen aufweist.

„Diese Technologie schließt eine seit langem bestehende Lücke in der Augenheilkunde“, so Dr. Guang Yao, Co-Autor der Studie. „Die Möglichkeit, sowohl den Augeninnendruck als auch die EM kontinuierlich zu überwachen – selbst bei geschlossenen Augen – bietet ein vollständigeres Bild der Augengesundheit. Sie ermöglicht eine frühzeitige Intervention und eine genauere Verfolgung des Krankheitsverlaufs, insbesondere bei Glaukompatienten. Und da sie kabellos und tragbar ist, kann sie nicht nur in Kliniken, sondern auch bequem zu Hause verwendet werden.“

Personalisierte Gesundheitsversorgung

Über das Glaukom hinaus könnte diese Dual-Sensor-Linse sich laut den Forschern als nützlich erweisen, um Aufmerksamkeitsstörungen, neurodegenerative Erkrankungen und sogar die Schlafqualität anhand von EM-Mustern zu überwachen. Durch die kabellose Integration mit mobilen Geräten könnten Patienten Daten aus der Ferne mit Ärzten teilen, was die Telemedizin unterstützen und die Anzahl der Klinikbesuche reduzieren würde. Zukünftige Versionen könnten Funktionen zur Verabreichung von Medikamenten enthalten, wodurch die Linse zu einem geschlossenen Diagnose- und Therapiesystem werden würde.

Die Forscher vertreten die Meinung, dass die BCL-Plattform mit ihrem anpassbaren Design und ihrer bewährten Sicherheit neue Möglichkeiten für intelligente medizinische Wearables in der personalisierten Gesundheitsversorgung eröffnet.

(SaS)