نوآوری محققان ژاپنی در توسعه لنزهای تماسی نانویی با ۹۳درصد حفاظت از چشم

تیم تحقیقاتی دانشگاه واسدا ژاپن، موفق به توسعه لنزهای تماسی با پوشش پایدار مکسن شده‌اند که علاوه بر خواص نوری مطلوب، توانایی بالایی در محافظت در برابر امواج الکترومغناطیسی دارند و تا ۹۳ درصد از چشم در مقابل تشعشعات مضر امواج محافظت می‌کنند.

کد خبر: ۸۱۱۶۱۰

تاریخ: ۲۲ خرداد ۱۴۰۴ - ۱۰:۱۰

به گزارش روز پنجشنبه گروه علمی ایران اکونومیست از ستاد توسعه فناوری نانو، با پیشرفت‌های چشمگیر در حوزه فناوری، دستگاه‌های متصل به اینترنت اشیا و فناوری‌های بی‌سیم به سرعت در حال گسترش هستند. اما افزایش استفاده از این فناوری‌ها نگرانی‌هایی درباره قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض امواج الکترومغناطیسی (EMR) ایجاد کرده است که می‌تواند سلامت چشم‌ها را به خطر اندازد.

در این میان، مکسن‌ها (MXenes)، خانواده‌ای از کاربیدها و نیتریدهای فلزات انتقالی دوبعدی، به‌دلیل قابلیت‌های حفاظتی قوی خود در برابر امواج الکترومغناطیسی، توجه ویژه‌ای را به خود جلب کرده‌اند. با این حال، مشکلاتی مانند چسبندگی ضعیف و اکسید شدن سریع این مواد، مانع از کاربرد گسترده‌ی آن‌ها شده بود.

اکنون تیمی تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور تاکئو مییاکه (Takeo Miyake) از دانشکده تحصیلات تکمیلی تولید اطلاعات و سیستم‌ها در دانشگاه واسدا (Waseda University) ژاپن، موفق به توسعه لنزهای تماسی با پوشش پایدار مکسن شده‌اند که علاوه بر خواص نوری مطلوب، توانایی بالایی در محافظت در برابر امواج الکترومغناطیسی دارند. روش نوآورانه ساخت این لنزها، چسبندگی بهینه پوشش مکسن و جلوگیری از اکسید شدن آن را تضمین می‌کند و بدین ترتیب محدودیت‌های گذشته را رفع کرده است.

این طرح حاصل همکاری مشترک دانشگاه واسدا، دانشگاه کیوتو (Kyoto University) و بیمارستان دانشگاه یاماگوچی (Yamaguchi University Hospital) است که تخصص‌هایی در زمینه نانوفناوری، مواد دوبعدی و چشم‌پزشکی را گرد هم آورده‌اند تا ایمنی چشم را تضمین کنند.

پروفسور مییاکه در خصوص اهمیت این دستاورد می‌گوید: لنزهای تماسی هوشمند که دارای اجزای الکترونیکی تعبیه شده‌اند، به عنوان نسل بعدی دستگاه‌های پوشیدنی بسیار مورد توجه هستند. اما برای نخستین بار، این بدان معناست که ما لنزهای مدار بی‌سیم را مستقیم روی قرنیه قرار می‌دهیم که در معرض امواج الکترومغناطیسی به صورت مداوم قرار می‌گیرند. با الهام از پیشرفت‌های مواد دوبعدی و فناوری‌های ساخت دستگاه، ما لنزهای حفاظتی با عملکرد بسیار بالا طراحی کردیم.

فرآیند ساخت این لنزها با آماده‌سازی پراکندگی مکسن آغاز شد که توسط فیلترهای غشایی از جنس استر سلولز مخلوط (MCE) پالایش و فیلم‌هایی مبتنی بر مکسن تولید شد. سپس این فیلم‌ها از طریق روش انتقال مرطوب با استفاده از استون روی لنزهای نرم تجاری پوشانده شدند.

لنزهای تولیدشده از نظر خواص فیزیکی، رسانایی و ایمنی مورد بررسی‌های گسترده قرار گرفتند. روش انتقال مرطوب امکان اتصال آسان و پایدار ورقه‌های نازک مکسن به سطح غیرمعمول لنزهای نرم را فراهم می‌کند و قابلیت توسعه صنعتی این فناوری را تضمین می‌کند.

نتایج آزمایشات نشان داد لنزها بیش از ۸۰ درصد نور مرئی را عبور می‌دهند، رسانایی بالایی دارند، از خشک شدن جلوگیری کرده و سازگاری زیستی بالایی با بیش از ۹۰ درصد زنده‌مانی سلول‌ها نشان دادند. ضخامت لایه‌های مکسن بر اساس غلظت پراکندگی‌ها قابل تنظیم بود و لایه‌ی MCE علاوه بر چسبندگی مناسب، از اکسید شدن مکسن نیز محافظت می‌کرد.

برای ارزیابی میزان حفاظت در برابر امواج الکترومغناطیسی، لنزهای پوشیده شده با مکسن بر روی چشم‌های خوک (به عنوان نمونه‌ی آزمایشی) در حرارت‌دهی مایکروویو و تصویربرداری حرارتی قرار گرفتند. این لنزها نشان دادند که انرژی امواج الکترومغناطیسی را به سرعت جذب و به شکل تابش حرارتی منتشر می‌کنند و بدین ترتیب از افزایش دمای مستقیم چشم‌ها جلوگیری می‌کنند.

میزان محافظت الکترومغناطیسی لنزها تا ۹۳ درصد اندازه‌گیری شد که بالاترین میزان محافظت گزارش‌شده برای مواد زیست‌سازگار در همان ضخامت است.

این لنزها به طور مؤثری از چشم‌ها در برابر امواج فرکانس بالا محافظت می‌کنند و سلامت بهینه‌ی چشم‌ها را تضمین می‌کنند.

با بهره‌گیری از ویژگی‌های منحصربه‌فرد ورقه‌های مکسن، لنزها حفاظت مؤثری در برابر تشعشعات پر فرکانس فراهم می‌آورند در حالی که راحتی و کاربری را حفظ می‌کنند. فراتر از حوزه سلامت چشم، این پیشرفت، راه را برای ادغام مواد نانویی پیشرفته در دستگاه‌های پوشیدنی هوشمند، ایمپلنت‌های پزشکی و الکترونیک زیستی هموار می‌سازد و همزمان مسائل ایمنی و عملکردی را حل می‌کند.