Kontaktlinsen: Selbstreparatur mithilfe von UV-Licht ermöglichen

Forschende aus Südkorea haben ein Polymer-Hydrogel entwickelt, das zerkratzte Kontaktlinsen aus diesem Material schon nach einer Stunde unter einer UV-Lampe wieder wie neu aussehen lässt.

Kontaktlinsen sind für viele Menschen eine hervorragende Möglichkeit zur Sehkorrektur. Doch wenn eine davon beschädigt wird, bleibt kaum etwas anderes übrig, als sie wegzuwerfen. Ein Team des Department of Chemistry der Dankook University (Südkorea) hat dafür eine Lösung gefunden: spezielle Polymer-Hydrogele und UV-Licht. Kratzer auf Linsen aus diesem neuen Material ließen sich durch eine einstündige Bestrahlung mit UV-Licht problemlos reparieren. Das könnte ein Schritt in Richtung der nächsten Generation von Kontaktlinsen sein. Ihre Ergebnisse haben die Forschenden im Fachjournal „ACS Applied Polymer Materials“ veröffentlicht.

UV-Licht löst bei Raumtemperatur chemische Selbstreparaturreaktion aus

Weiche Kontaktlinsen bestehen aus Hydrogelen: porösen, mit Wasser gefüllten Polymernetzwerken. Diese Hydrogel-Linsen können durch normale Abnutzung oder Staub und Schmutz zerkratzt oder trüb werden. Derzeit gibt es keine Methoden, um eine Kontaktlinse zu reparieren, sobald sie beschädigt ist. Das kann ärgerlich und kostspielig sein. Deshalb wollten Jung-Hyun Choi und Byoung-Ki Cho ein selbstreparierendes Hydrogel-Material für Kontaktlinsen entwickeln. 

Zuvor hatten die Forscher bereits ein Hydrogel entwickelt, das sich nach mehrstündiger Erwärmung selbst reparierte. Für Kontaktlinsen erwies sich dieses jedoch als nicht ideal. Denn eine längere Erwärmung führte dazu, dass die empfindliche Linse austrocknet. Deshalb nutzten die Wissenschaftler UV-Licht, um bei Raumtemperatur eine chemische Selbstreparaturreaktion auszulösen. 

Lichtenergie führt zu Disulfid-Austausch und fügt so das zerkratzte Hydrogel der Kontaktlinse wieder zusammen

Choi und Cho stellten das Hydrogel unter Verwendung eines Disulfid-Vernetzers und eines Methacrylat-Polymers her. Anschließend beschichteten sie es mit einem anderen Polymer, um Bakterienwachstum und Oberflächenkratzer zu verhindern.

Die Forschenden setzten beschädigtes Hydrogel bei Raumtemperatur eine Stunde lang UV-Licht (Wellenlänge 365 Nanometer) aus. Die Lichtenergie löste dadurch einen Disulfid-Austausch aus. Dabei brechen bestehende Schwefel-Schwefel-Bindungen auf und bilden neue Bindungen mit anderen Schwefelatomen, wodurch das Hydrogel langsam wieder zusammengefügt wurde.

_{Kratzer in diesem neuen Kontaktlinsenmaterial (links) regenerieren sich nach einer Stunde UV-Bestrahlung (rechts) fast vollständig. Bild: © Adapted from ACS Applied Polymer Materials 2025/DOI: 10.1021/acsapm.5c04803.}

Reparaturprozess ist wiederholbar und mit UV-Lampen für den Heimgebrauch durchführbar

Dieser Reparaturprozess erwies sich in Tests als äußerst effizient und führte zu einer nahezu nahtlosen Linse. Auch lässt sich laut Cho dieser Reparaturprozess wiederholen und könnte sogar mit UV-Lampen für den Heimgebrauch durchgeführt werden, wie sie beispielsweise als Reinigungsgeräte oder zum Aushärten von Gelnagellack verwendet werden. 

Zudem wies eine aus dem beschichteten Hydrogel geformte Linse mechanische Eigenschaften, einschließlich der Wasserbindung, auf, die denen von weichen Kontaktlinsen ähnelten. Die spezielle Kratzschutzbeschichtung verhinderte den Autoren zufolge sogar Kratzer durch feinkörniges Schleifpapier. Dabei nahm die Transparenz nach dem Abrieb lediglich um etwa zwei Prozent ab. 

Bevor diese Linsen in den Handel kommen können, müssen sie weitere Stabilitätsprüfungen durchlaufen und behördlich zugelassen werden, wie die Forschenden anmerken. Die Wissenschaftler hoffen jedoch, dass diese Arbeit zu robusteren Kontaktlinsen führen könnte. 

(sas/BIERMANN)