Close-up Engeneering

Glaucoma: nuova lente a contatto lo diagnostica e monitora

POSTECH ha sviluppato una lente a contatto intelligente combinando: un sensore per la pressione intraoculare, un chip ed un sistema flessibile di somministrazione di farmaci. Questo per gestire il glaucoma e per diagnosticarlo precocemente.

Close-up Engineering

PUBBLICATO IL: 8 Febbraio 2023

Dispositivi indossabili / Innovazione

Il glaucoma è un disturbo comune che interessa la vista, è caratterizzato dal malfunzionamento del nervo ottico a causa dell’aumento della pressione intraoculare. Questa patologia porta alla restrizione della visione periferica e/o alla perdita della vista nei casi più gravi. I pazienti con glaucoma devono monitorare i loro livelli di pressione intraoculare per tutta la vita. Il monitoraggio e il controllo automatici di questo parametro nei pazienti potrebbe migliorare significativamente la loro qualità di vita.

Glaucoma: cos’è e situazione attuale

Il glaucoma è una condizione oculare che si verifica con il danneggiamento del nervo ottico. Questo invia informazioni visive dall’occhio al cervello ed è fondamentale per una buona vista. Il danno al nervo ottico è spesso correlato all’alta pressione nell’occhio. Purtroppo, il glaucoma può verificarsi anche con una normale pressione intraoculare. Questa patologia può presentarsi a qualsiasi età, ma è più comune negli anziani, infatti, è una delle principali cause di cecità per le persone over 60.

Glaucoma
Glaucoma: dettagli anatomici del disturbo.

Molte forme di glaucoma non hanno una sintomatologia pre-comparsa. L’effetto può risultare così graduale che il paziente può non notare un cambiamento nella vista fino a quando la condizione non è nelle fasi avanzate. Per gli individui a rischio è importante eseguire esami oculistici regolari che includano la misurazione della pressione intraoculare. Se questa patologia è diagnosticata precocemente, la perdita della vista può essere rallentata o, addirittura, evitata.

Possibili cause della patologia

L’occhio produce costantemente umor acqueo che contribuisce a fornire volume al bulbo oculare, man mano che questo scorre nell’occhio viene drenato. Il fluido drena attraverso un’area chiamata angolo di drenaggio; questo processo mantiene stabile la pressione nell’occhio. Se l’angolo di drenaggio non funziona correttamente, il fluido si accumula e la pressione intraoculare aumenta danneggiando il nervo ottico. Quest’ultimo è costituito da più di un milione di minuscole fibre nervose; man mano che queste muoiono, il paziente sviluppa punti ciechi nella vista. Chi soffre di questo disturbo potrebbe non notare i punti ciechi fino a quando la maggior parte delle fibre nervose non è morta; se tutte le fibre muoiono, il paziente diventa cieco.

anatomia occhio
Anatomia dell’occhio umano.

Come si diagnostica attualmente

Per diagnosticare con certezza il glaucoma è necessario eseguire un esame oculistico completo. Uno screening che controlla solo la pressione intraoculare non risulta sufficiente per poter diagnosticare questa patologia. Durante un esame per la diagnosi di questo disturbo lo specialista:

  • misura la pressione intraoculare,
  • controlla l’angolo di drenaggio dell’occhio,
  • esamina il nervo ottico,
  • testa la visione periferica,
  • scatta una foto, prende le misure del nervo ottico e le analizza al computer,
  • misura lo spessore della cornea.
visita oculistica
Visita oculistica di controllo.

Caratteristiche della nuova lente a contatto

I ricercatori di POSTECH hanno sviluppato una nuova lente a contatto caratterizzata da un sensore per la pressione intraoculare (IOP sensor) che utilizza nanofili in oro. Nella lente sono integrati, inoltre:

  • sistema flessibile di somministrazione di farmaci,
  • chip integrato per l’applicazione, il monitoraggio ed il controllo della pressione intraoculare nel glaucoma,
  • sistema di alimentazione e comunicazione wireless.
glaucoma lente
In figura è visibile la nuova lente a contatto ideata per la diagnosi ed il monitoraggio del glaucoma – Credits: POSTECH

In particolare, il sensore IOP ha dimostrato un’elevata sensibilità alla deformazione oculare, un’eccellente stabilità chimica ed un’ottima biocompatibilità. Inoltre, il sistema flessibile di somministrazione di farmaci può fornire la somministrazione on-demand di Timololo per il controllo della pressione intraoculare.

IOP SENSORE
Caratteristiche del sensore IOP – Credits: Nature

Sperimentazione in vivo della lente a contatto

I test in vivo sono stati eseguiti con conigli bianchi neozelandesi maschi di peso pari a 1,7-5,5 kg senza segni di infiammazione oculare. Per il rilevamento della pressione intraoculare, si è progettata la lente a contatto con un diametro di 7,5 mm per un perfetto adattamento all’occhio dei conigli. Si è analizzato l’effetto terapeutico del Timololo rilasciato dalla lente a contatto e si è confrontato con quello del collirio, dopo aver indotto il glaucoma nei conigli. Si è confermato che la lente in questione potrebbe ridurre la pressione intraoculare dei conigli affetti dalla patologia. Inoltre, si è dimostrata la fattibilità sia per del monitoraggio che per il controllo della pressione intraoculare.

IOP SENSORE
Controllo della pressione intraoculare in vivo con lenti a contatto intelligenti nei conigli neozelandesi – Credits: Nature

Conclusioni e prospettive future

La nuova lente a contatto presenta il potenziale per rendere possibile un trattamento personalizzato per il glaucoma con la massima efficacia ed il minimo di effetti collaterali. Inoltre, il sistema di feedback potrebbe essere utilizzato anche per altri dispositivi indossabili diversi dalle lenti a contatto progettate. Il team di ricerca spera che la commercializzazione sia veloce e che questa scoperta porti a nuove modalità di diagnosi e di trattamento della pressione intraoculare del glaucoma.

AUTORE

Maddalena Ranzato

Sono una studentessa magistrale di Ingegneria Clinica presso l'Università degli Studi di Trieste. Nel 2021 mi sono laureata in ingegneria biomedica presso l'Università degli Studi di Padova. La mia passione per la scrittura nasce già alle superiori con lo studio delle materie umanistiche al liceo classico. Sono appassionata da tutto ciò che è legato al mondo della medicina e dell'ingegneria, soprattutto la rigenerazione dei tessuti e la creazione di organi artificiali. Attualmente lavoro nell'ambito dell'ingegneria clinica ospedaliera.

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