Японські дослідники розробили контактні лінзи, які забезпечують захист 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.

Еволюція інтернету речей і бездротових технологій викликає занепокоєння щодо тривалого впливу електромагнітного випромінювання на зір. MXene, група двовимірних карбідів і нітридів перехідних металів, продемонструвала потенціал у захисті від електромагнітних хвиль. Однак, проблеми з адгезією та схильність до окислення стримують їх широке використання.

Професор Міяке розкриває причини, чому їх дослідження є настільки важливим: "Розумні контактні лінзи з інтегрованими електронними компонентами викликають значний інтерес, оскільки вони представляють собою наступний етап в розвитку носимих технологій. Вперше ми будемо розміщувати бездротові пристрої прямо на рогівці ока, що передбачає постійний вплив електромагнітних хвиль. Завдяки новітнім досягненням у сфері двовимірних матеріалів та технологій виготовлення, ми змогли розробити контактні лінзи з високими функціональними можливостями, які забезпечують належний захист".

Для створення цих інноваційних контактних лінз, дослідницька команда спершу виготовила дисперсії MXene, які були очищені за допомогою вакуумної фільтрації з використанням мембран на основі змішаного целюлозного ефіру для отримання MXene-плівок. Після цього ці плівки були нанесені на комерційні м’які контактні лінзи за допомогою методу вологого перенесення з ацетоном. Підготовлені контактні лінзи були ретельно досліджені на предмет фізичних характеристик, електропровідності та безпеки.

Команда вирішила скористатися методом вологого перенесення для зручного прикріплення нанолистів MXene до нестандартної форми поверхні м'яких контактних лінз, що забезпечує можливість масштабування цього процесу. Розроблені контактні лінзи продемонстрували вражаючі характеристики, зокрема пропускання видимого світла понад вісімдесят відсотків, високу електропровідність, захист від зневоднення та відмінну біосумісність, з життєздатністю клітин, що перевищує 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 розглядає важливість їхнього підходу: "Наше дослідження має потенціал для значного впливу. По-перше, стабільне та легке нанесення нанолистів MXene за допомогою вологого переносу відкриває нові перспективи для комерційних застосувань. По-друге, наш метод є простим, але дієвим засобом для запобігання окисленню MXene, перетворюючи цю часто недооцінювану проблему на вирішене питання".

Для оцінки ефективності електромагнітного екранування лінз із покриттям MXene проводили експерименти на свинячих очах, піддаючи їх впливу мікрохвильового нагріву та використовуючи тепловізійне зображення. Лінзи продемонстрували швидке підвищення температури, що свідчить про їх здатність ефективно поглинати та розсіювати електромагнітне випромінювання, що захистило очі від безпосереднього нагрівання.

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 результатом спільних зусиль, до яких долучилися доктор Лунцзе Ху з аспірантури інформаційного виробництва та систем університету Васеда, доцент Джун Хіротані з Кіотського університету, професор Казухіро Кімура з лікарні університету Ямагучі, асистент професора Ацушіге Ашіморі з лікарні цього ж університету, а також асистент професора Саман Азхарі з аспірантури інформаційного виробництва та систем університету Васеда.

Лінзи виявилися ефективними у захисті від високочастотного електромагнітного випромінювання, що сприяє поліпшенню здоров'я очей. Завдяки потужному електромагнітному захисту та надійним характеристикам, цей інноваційний продукт у вигляді розумних контактних лінз є вагомим кроком у напрямку безпечніших технологій для щоденного використання.

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.