Glaucoom, een groep ziekten die de oogzenuw beschadigen, treft meer dan twee miljoen Amerikanen en is 's werelds tweede belangrijkste oorzaak van blindheid.
Degenen die het risico lopen om de ziekte te ontwikkelen - meestal iedereen ouder dan 60 jaar of mensen met een familiegeschiedenis - gaan meestal drie of vier keer per jaar naar hun arts voor screening. Tueng Shen, hoogleraar oogheelkunde aan de Universiteit van Washington, zegt dat dat niet goed genoeg is.
"[Huidige methoden] beperken ons vermogen om mensen te screenen, en soms ontdekken we veranderingen pas lang nadat ze hebben plaatsgevonden", zegt ze.
Haar oplossing, die ze ontwikkelde met collega-professor Karl Böhringer: een prototype implantaat dat in realtime screent voor vroege waarschuwingssignalen, zodat artsen proactiever dan ooit met de behandeling kunnen beginnen.
Buiten kunstmatige retina op fotodiode is dit de eerste keer dat iemand heeft geprobeerd een elektronische sensor rechtstreeks in een oog te implanteren. De beste onderzoekers en bedrijven zijn gekomen om intelligentie in contactlenzen te integreren. Eén systeem ontwikkeld aan de Universiteit van Michigan geeft de drager nachtzicht, en één van Google gebruikt sensoren om de glucosespiegels te bewaken.
De primaire oorzaak van glaucoom is een verhoogde druk in het oog die wordt veroorzaakt door een ophoping van vocht. De toegevoegde druk kan onherstelbare schade aan de optische zenuw veroorzaken en verhinderen dat deze functioneert.
Tijdens een traditionele glaucoomscreening verdooft een arts het oog van de patiënt en brengt een kleine luchtwolk aan. De kracht duwt op het hoornvlies, wat het drukniveau in het oog aangeeft.
"Het lijkt erg op hoe je ziet hoe goed een basketbal [is opgeblazen]", legt Shen uit. "Je knijpt het."
Maar, zegt Shen, de hoeveelheid druk kan snel veranderen, wat betekent dat patiënten regelmatiger moeten worden gecontroleerd.
"Het is net als het testen van bloedsuikers, " zegt Shen. “Het is een progressief proces. Het is de opkomst en ondergang en opkomst en ondergang en algemene instabiliteit die schade zullen veroorzaken. '
Normaal gesproken zou het veel voor een patiënt vergen om een probleem zelf te detecteren. Drukinconsistentie zou extreem en langdurig moeten zijn voordat een patiënt merkbare symptomen kan hebben, waaronder extreme pijn en braken.
Met een implantaat kunnen artsen het probleem volgen en de behandeling starten voordat het te laat is, zegt Shen.
Böhringer, die het apparaat met Shen ontwikkelde, zegt dat het ontwerp van het implantaat heel eenvoudig is: het bestaat uit een druksensor, een kleine processor en een antenne. Onderzoekers willen tijdens een staaroperatie worden ingebed in een kunstmatige lens, waarna de antenne, gewikkeld rond de omtrek van de lens, gegevens van de sensor naar een extern apparaat verzendt.
Dezelfde antenne verzamelt ook energie om de chip draadloos van stroom te voorzien - vergelijkbaar met de manier waarop een elektrische tandenborstel opsapt.
Onderzoekers hebben de sensor ontworpen om gemakkelijk in bestaande staarimplantaten te passen. (Universiteit van Washington) Böhringer stelt zich een extern bedieningsapparaat voor, misschien de grootte van een mobiele telefoon, dat stroom zal leveren en drukgegevens zal verzamelen en verzenden.
"Misschien zou een toekomstige mobiele telefoon zelf de mogelijkheid hebben, " stelt hij, "maar dat is iets waar we naar moeten kijken."
Omdat het systeem is ontworpen om te worden ingebed in bestaande staarimplantaten, hoeven patiënten geen extra chirurgie te ondergaan. Het is een goed uitgangspunt, zegt Shen, omdat risicofactoren voor beide ziekten vergelijkbaar zijn. Artsen voeren elk jaar ongeveer drie miljoen staaroperaties uit, een aantal dat volgens onderzoek gestaag zal toenemen in de komende decennia.
Beide professoren benadrukken snel dat hun implantaat nog een prototype in een vroeg stadium is, of een proof of concept.
"Dit is momenteel niet klaar voor implantatie, " zegt Böhringer, "het heeft gewoon alle componenten om aan te tonen dat het uitvoerbaar is."
Hun prototype is ook veel groter dan een in-vivo implantaat zou moeten zijn; het wordt gemeten in centimeters en het moet worden verkleind tot millimeters zodat het in het oog past.
Volgens Böhringer kan het vijf jaar duren voordat ze klaar zijn voor menselijke testen. Maar toepassingen voor het systeem van Shen en Böhringer kunnen uiteindelijk verder reiken dan Glaucoma. De sensor kan al veranderingen in temperatuur detecteren, zodat ze deze kunnen aanpassen om dingen zoals het zuurgraadniveau van het oog te volgen, naast andere gezondheidsmaatregelen.
"Dit is meer een platform, " zegt Shen, "we bouwen een basis - een hele groep verschillende manieren om gezondheid te benaderen."
