Kontaktlinsen: 3D-Druck-Plattform fertigt individuelle Linsen in 20 Minuten

Forschende der University of Waterloo (Kanada) haben eine Kombination aus neuen Silikonmaterialien und einer fortschrittlichen 3D-Drucktechnologie entwickelt. Diese neue Entwicklung könnte die Herstellung von Kontaktlinsen grundlegend verändern.

Die neue Technik ermöglicht den Forschenden zufolge die Herstellung patientenspezifischer Kontaktlinsen in nur 20 Minuten. Damit könnte sie den Weg dafür ebnen, dass maßgeschneiderte Linsen während eines einzigen Besuchs beim Augenoptiker entworfen, hergestellt und ausgehändigt werden. Vorgestellt haben die Wissenschaftler ihre passgenauen Kontaktlinsen im Fachjournal „Materials & Design“.

Kontaktlinsen mit patientenspezifischen Oberflächen für eine präzise Passform

Die meisten Kontaktlinsen werden in einer begrenzten Auswahl an Größen und Formen hergestellt. Zudem sind sie bislang nicht individuell auf das Auge jedes Einzelnen zugeschnitten. Während weiche Linsen für viele Träger geeignet sind, benötigen Patienten mit unregelmäßig geformten Hornhäuten oft formstabile Linsen, um klar sehen zu können. Die Suche nach der richtigen Passform kann mehrere Termine über Wochen oder Monate hinweg erfordern. Erst dann erhalten Patienten Linsen, die richtig sitzen und die gewünschte Funktion erfüllen.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, haben Forschende am Fachbereich Chemie der Universität Waterloo die digitale Fertigungsplattform entwickelt. „Wir sind von dieser Arbeit sehr begeistert, da sie uns personalisierten Kontaktlinsen tasächlich näherbringt“, erklärt Dr. Shirley Tang, Professorin am Fachbereich Chemie der Universität Waterloo. „Unsere Technologie produziert Linsen mit patientenspezifischen Oberflächen für eine präzise Passform. und bietet gleichzeitig die optische Klarheit und mechanische Leistungsfähigkeit, die man von handelsüblichen Kontaktlinsen erwartet.“

Plattform kombiniert neu entwickeltes Silikonmaterial und fortschrittliche Fertigungstechniken

Nach Angaben der Wissenschaftler kombiniert die Plattform zur Entwicklung kundenspezifischer Linsen ein neu entwickeltes Silikonmaterial und fortschrittliche Fertigungstechniken. Kontaktlinsen werden häufig aus Silikon hergestellt. Es ist sicher, biokompatibel und hochgradig sauerstoffdurchlässig. Herkömmliche Silikonmaterialien sind jedoch in der Regel nicht mit dem 3D-Druck kompatibel.

Um diese Hürde zu überwinden, entwickelte das Team aus Waterloo eine neue hydrophile Silikonformulierung. Diese wurde speziell für die additive Fertigung konzipiert. Gleichzeitig behalte die Formulierung die erforderlichen Eigenschaften für Kontaktlinsenanwendungen bei. 

Software entwirft passgenaue Kontaktlinse mit erforderlicher Sehkorrektur

„Unsere Software entwirft eine Linse mit einer Innenfläche, die genau an die Hornhaut des Patienten angepasst ist, und einer Außenfläche, die die erforderliche Sehkorrektur gewährleistet“, betonte Dr. Sayan Ganguly, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachbereich Chemie an der Universität Waterloo. „Das von uns entwickelte neuartige hydrophile Silikonmaterial sorgt in Kombination mit unserem Fertigungsverfahren für glatte, transparente Linsen, die angenehm zu tragen sind.“ 

Der Aufbau 3D-gedruckte Objekte erfolgt Schicht für Schicht. Deshalb können sich auf gekrümmten Oberflächen winzige, treppenartige Unebenheiten bilden. Diese können die optische Klarheit und den Tragekomfort beeinträchtigen. Um dieses Problem zu lösen, entwickelte das Team ein ultradünnes, berührungsloses Beschichtungsverfahren, das die Oberfläche glättet. Dabei wird laut den Forschenden die maßgeschneiderte Form der Linse nicht verändert oder ihre optische Leistung auch nicht beeinträchtigt. Labortests bestätigten die Biokompatibilität der Linsen.

In-vivo-Studien und Patentanmeldung

Derzeit plant das Team anstehende In-vivo-Studien. Die Forscher haben bereits ein vorläufiges Patent für das hydrophile Silikonmaterial angemeldet und bereiten eine vollständige Patentanmeldung vor. 

In Zusammenarbeit mit dem Centre for Vision and Eye Research (CEVR), einem gemeinsamen Forschungsinstitut der University of Waterloo und der Hong Kong Polytechnic University (China), treiben die Forscher die Technologie in Richtung Kommerzialisierung voran.  

Das Projekt wurde kürzlich auf der Internationalen Erfindermesse in Shanghai mit einer Goldmedaille ausgezeichnet.