Цивилизация
Как линзы меняют бактерии
Контактные линзы могут изменить естественную микробную среду глаза, заявили ученые. Результаты данной работы были опубликованы в последнем номере журнала mBio.
Исследователи медицинского факультета Нью-Йоркского университета обнаружили, что контактные линзы меняют микробную среду (микробиом) глаза и
она становится подобна кожной, с большим количеством кожных бактерий типа Pseudomonas, Acinetobacter, Methylobacterium и Lactobacillus.
Неясно, как происходят данные изменения: либо бактерии попадают на глазную поверхность и линзы от пальцев, либо линзы оказывают определенное воздействие на бактериальное сообщество глаза, превращая его в более схожее с бактериальной средой кожи, говорит главный автор исследования Мария Домингес-Белло. В любом случае ношение контактных линз рассматривается как фактор риска возникновения глазных инфекций, таких как конъюнктивит или кератит.
«Наше исследование потенциально может помочь понять, какую роль играет микробиом в риске развития глазных инфекций у владельцев контактных линз», — говорит Домингес-Белло.
Ученые сравнивали бактериальный состав конъюнктивы (поверхности глаза) и кожи под глазом у 58 участников исследования, причем пробы брались три раза в течение шести недель. На конъюнктиве тех, кто носил контактные линзы, микробиом по составу был подобен кожному, чего нельзя было сказать об участниках, не носивших контактные линзы.
По словам авторов, пока еще рано давать какие-то конкретные советы владельцам линз, но
риски, связанные с возникновением глазных инфекций при их ношении, однозначно существуют, и, возможно, это связано именно с изменением микробиомы глаза.
«Когда мы сможем лучше понять механизмы подобных изменений, мы сможем проверить гипотезы и предложить какие-то решения возникшей проблемы», — говорит автор исследования.
Как разрушить биопленку
Итак, для ученых давно не секрет, что ношение контактных линз приводит к возникновению бактериальных инфекций, и они работают над поисками способов снизить риск развития этих инфекций. Так, недавно исследователи обнаружили новый способ борьбы с бактериальными инфекциями, связанными с ношением контактных линз. Результаты исследования были опубликованы в журнале Investigative Ophthalmology and Visual Science.
«Заражение бактериями синегнойной палочки — при их распространении на роговицу глаза — может вызвать потерю зрения, — утверждает главный автор исследования Джерри Ника. — Путем разъединения молекулярных конструкций, из которых состоят микроорганизмы, мы смогли значительно уменьшить бактериальную инфекцию роговой оболочки».
Обычно глаз борется с инфекциями с помощью множества защитных механизмов, включая мигание, которое помогает удалить бактериальные организмы с поверхности глаза.
А контактные линзы значительно уменьшают эффективность работы век, и бактерии могут спокойно находиться на них.
Конечно, глазные инфекции можно лечить антибиотиками, но устранение бактерий с самих контактных линз остается затруднительным, поскольку на них формируется биопленка. Биопленка — это хорошо организованное сообщество компактно «упакованных» микроорганизмов, которое чрезвычайно сложно поддается ликвидации.
Исследователи подтвердили сделанные ранее выводы о том, что продукты распада клеток после борьбы иммунных клеток с инфекцией представляют собой отличное сырье для биопленки. Поэтому для разрушения элементов, поддерживающих биопленку, ученые использовали отрицательно заряженные полиэстеры аспарагиновой кислоты и фермент ДНКаза (дезоксирибонуклеазу).
Эта процедура сократила формирование биопленки на линзах на 79,2% и снизила риск развития инфекции роговой оболочки на 41%.
По мнению исследователей, эти перспективные результаты открывают перед нами потенциально новые методы удаления бактериальной биопленки, снижая риски возникновения разных инфекционных заболеваний при использовании линз.
Линзы будущего
Линзы — помимо того, что помогают своим владельцам обходиться без очков (и служат при этом источником некоторого дискомфорта) — еще и являются перспективным полем для дальнейших исследований и разработок.
В начале этого года журнал ACS Nano опубликовал исследование о перспективах создания линз, способных фильтровать световые волны. Исследователи Мельбурнского королевского технологического университета и Университета Аделаиды объединили свои усилия для создания эластичного наноустройства, способного управлять светом.
Созданное устройство способно управлять светом до такой степени, что может отфильтровывать определенные цвета, оставаясь при этом прозрачным, что делает его отличным кандидатом на роль «линз будущего». Такие «световые манипуляторы» были созданы на основе крошечных кристаллов — диэлектрических резонаторов, размер которых составляет 100–200 нанометров, что в 500 раз тоньше человеческого волоса. По словам создателей, благодаря передовым технологиям управления свойством поверхностей мы сможем управлять самими фильтрами, которые потенциально позволяют создать устройства с высокой скоростью передачи оптических данных, или «умные» контактные линзы. Используя полученную технологию,
линзы смогут отфильтровывать вредное оптическое излучение с определенной длиной волны или — в более продвинутой версии — собирать данные или даже передавать какую-то информацию на проекционные дисплеи.
Актуальная задача сейчас состоит в том, чтобы отрегулировать рабочий диапазон диэлектрических резонаторов, потому что пока они работают только с определенными цветами.
Материал, из которого сделано устройство, подобен резине, а в состав включены кристаллы диоксида титана, которые обычно находятся в солнцезащитных кремах. Как оказалось, оба материала биологически совместимы и создают прекрасную платформу для переносных оптических устройств. Благодаря этим материалам ученые в состоянии создать устройство, которое изменяет свои свойства при растяжении, что меняет способ попадания и взаимодействия света с устройством.
Основными трудностями при создании, по мнению разработчиков, могут стать высокая температурная обработки диоксида титана и требуемые наноразмеры. Несмотря на это, ученые уверены, что за этими разработками будущее контактных линз.
Тем временем швейцарские ученые занимаются разработкой оптических линз со встроенной телескопической системой для изменения масштабирования окружающей нас реальности — такие линзы могут увеличивать объекты в 2,8 раза. Первые образцы аппарата были представлены еще в 2013 году на ежегодной конференции Американской ассоциации содействия развитию науки, а с его кратким описанием можно ознакомиться на сайте научно-популярного портала PhysOrg.
Принцип работы линз был организован при помощи подмигивания, но не моргания: подмигивание правым глазом активировало телескопическую систему и увеличивало зрительное изображение, подмигивание левым глазом ее выключало.
По мнению ученых, данный аппарат открывает большие возможности для людей, страдающих макулярной дегенерацией — возрастным разрушением желтого пятна сетчатки, приводящим к слепоте (age related macular degeneration — AMD). Устройство в состоянии увеличивать объекты в 2,8 раза, так что больные AMD вполне могут читать, распознавать лица и объекты.
Изначально данные исследовательские программы финансировались Пентагоном и линзы были предназначены для создания бионического зрения у солдат.
Устройство еще дорабатывается, и многие задачи решить только предстоит. Большинство людей сейчас носят мягкие контактные линзы, эти же являются склеральными, то есть они больше в размерах (их толщина составляет 1,55 мм) и крепятся не на роговицу, а на склеру — наружную плотную соединительнотканную оболочку глаза. Сама по себе линза состоит из нескольких кусков пластика и алюминиевых зеркал, которые и дают оптическое увеличение, тонких поляризованных пленок, а также биологически безопасного клея. Для того чтобы обеспечить глазу постоянный приток кислорода, в аппарате были созданы крошечные воздушные каналы.
Особой гордостью ученых является легкость активации и мобильность использования в отличие от ранее разработанных громоздких и неудобных в использовании аппаратов. Исследователи считают эту разработку огромным скачком в развитии технологий и надеются на ее дальнейшее развитие и продвижение.