Un team di ricercatori guidati da Hyuck Choo di Caltech ha sviluppato un impianto oculare per i pazienti con glaucoma che potrebbe un giorno portare a un trattamento più tempestivo ed efficace.

Se sei mai stato da un oftalmologo, probabilmente ti sei fatto controllare la pressione oculare:con il mento appoggiato su un supporto per tenere ferma la testa, il medico applica una pressione all'occhio tramite un soffio di aria calda o premendo delicatamente una sonda contro la superficie dell'occhio. Misurando la quantità di deformazione della superficie a causa di una quantità nota di pressione, l'oculista può calcolare una stima approssimativa della pressione intraoculare.

Sebbene sia abbastanza efficace per esami oculistici di routine, la tecnica non è sufficiente per i pazienti affetti da glaucoma. Il glaucoma colpisce più di 2 milioni di persone negli Stati Uniti, ed è la seconda causa di cecità dopo la cataratta. In realtà è una famiglia di malattie degli occhi che sono caratterizzate da un aumento della pressione del fluido all'interno dell'occhio. Quella pressione danneggia il nervo ottico nella parte posteriore dell'occhio.

I pazienti con glaucoma possono manifestare episodi di pressione oculare elevata che si verificano in modo relativamente improvviso, nel giro di poche ore. Per prevenire danni permanenti, è fondamentale applicare rapidamente i farmaci per ridurre tale pressione. Come tale, i pazienti con glaucoma trarrebbero beneficio da letture più facili e accurate, dice Choo, assistente professore di ingegneria elettrica presso la Divisione di ingegneria e scienze applicate e ricercatore dell'Heritage Medical Research Institute.

"Per i pazienti con glaucoma, è importante essere in grado di effettuare misurazioni regolari ed esatte della pressione oculare. Sarebbe bello se ciò non richiedesse la visita costante di uno studio medico, " lui dice.

Choo guida un team del dipartimento di ingegneria medica di Andrew e Peggy Cherng al Caltech che ha sviluppato un nuovo impianto oculare progettato per misurare la pressione intraoculare. Mentre sta ancora perfezionando il suo design, stima che potrebbe essere pronto per la revisione della FDA entro pochi anni.

Esistono già impianti oculari per misurare la pressione, ma quei dispositivi hanno un diametro di diversi millimetri, ingombranti per un oggetto che deve essere inserito nell'occhio, perché richiedono un'elettronica alimentata a batteria e antenne per trasmettere i dati che raccolgono.

Al contrario, Choo ha sviluppato un sistema passivo che evita l'elettronica e quindi non ha bisogno di batterie e non ha antenne. A soli 600-800 micrometri di diametro, il sensore è la larghezza di qualche ciocca di capelli. È costituito da un cilindro piatto, solo 600 micrometri di altezza complessiva, con una superficie riflettente sul retro e una membrana deformabile nella parte anteriore. Il minuscolo gadget è progettato per essere impiantato appena sotto la superficie dell'occhio, dove può rilevare i cambiamenti di pressione nel liquido oculare.

Per misurare la pressione all'interno dell'occhio, un dispositivo portatile, progettato dal team, viene utilizzato per illuminare l'impianto. La modifica della pressione oculare deforma la membrana dell'impianto, alterare la distanza tra la membrana e la superficie riflettente; questo, a sua volta, altera la lunghezza d'onda della luce riflessa da quella superficie. Misurazione della lunghezza d'onda della luce riflessa, poi, fornisce una misura diretta della pressione intraoculare.

"Un medico impianta il sensore nell'occhio, e poi puoi scansionarlo ogni volta che vuoi con un dispositivo semplice da usare come lo scanner di codici a barre di una cassa di un supermercato, "dice Vinayak Narasimhan, studente laureato in ingegneria medica.

Un dispositivo più piccolo potrebbe essere inserito con un'incisione più piccola che consentirebbe ai pazienti di recuperare più rapidamente. Ulteriore, perché mancano di elettronica, Gli impianti di Choo hanno una durata potenzialmente illimitata.

Un ostacolo che tutti i bioimpianti devono affrontare, però, è sporcato dai meccanismi di difesa dell'organismo. A un globulo bianco, un impianto oculare salva vista non è diverso da un microbo che distrugge la vista. Entrambi saranno trattati come un invasore straniero, e attaccato. Questo attacco al sistema immunitario può portare all'accrescimento di materiale cellulare intorno agli impianti, riducendone l'efficacia.

Una possibile soluzione, come Choo e il suo team hanno riportato in un recente articolo sulla rivista Materiali sanitari avanzati , comporta l'utilizzo di un anello esterno in silicio che è "ruvido" su scala nanometrica, in modo che diffonda la luce invece di rifletterla. Quella superficie ruvida che diffonde la luce, che conferisce all'anello un aspetto nero, scoraggia anche le cellule dall'attaccarsi al dispositivo, impedendo che venga gommato dal biomateriale dopo l'impianto. Per di più, il fatto che il silicio nero non rifletta bene la luce rende più facile per il sensore palmare ottenere una lettura dalla superficie riflettente all'interno del dispositivo.

Prossimo, il team prevede di esplorare altri materiali che potrebbero migliorare ulteriormente la funzionalità del dispositivo.