Исследователи разработали контактные линзы со стабильным покрытием из максенов. Они обеспечивают глазам сильную защиту от электромагнитного излучения.
Интернет вещей развивается, носимые технологии тоже, компании работают над умными очками и линзами, управляемыми по Wi-Fi. Важно, что длительное воздействие электромагнитного излучения может нести риски для здоровья глаз. Ученые стараются создать носимые устройства, не повреждающие организм пользователя.
Максены (MXenes) — класс двумерных материалов из карбидов и нитридов переходных металлов. Они знакомы ученым с 1950-х, но недавно снова попали в фокус исследователей. Максены обладают хорошей изоляцией от электромагнитного излучения, электропроводностью и гидрофильностью, используются в медицине, электронике, исследуется их использование в системах хранения энергии. Однако они плохо держатся на поверхности других веществ и быстро окисляются. Это мешало использовать максены для защиты от излучения.
Междисциплинарная группа ученых из Японии смогла создать мягкие контактные линзы со стабильным покрытием из максенов с хорошей оптической проницаемостью и экранирующими электромагнитное излучение свойствами. Их новый метод изготовления обеспечивает оптимальную адгезию и предотвращает окисление созданного покрытия. Результаты исследования опубликованы в журнале Small Science.
Исследовательская группа начала с создания пленок. Они подготовили взвесь максенов в смеси воды и тетрагидрофурана, а потом отфильтровали это вакуумом с помощью мембран из смешанного эфира целлюлозы. Получившиеся пленки нанесли коммерческие мягкие контактные линзы Wavecontact методом влажного переноса с использованием ацетона. Ацетон растворил целлюлозную мембрану. Полученную линзу промывали и замачивали в дистиллированной воде.
Готовые линзы с покрытием тщательно проанализировали на предмет физических свойств, проводимости и безопасности для глаз. Оказалось, что готовый продукт пропускает больше 80 процентов видимого света, обладает высокой проводимостью, обеспечивает защиту от обезвоживания. Линзы также обладают высокой биосовместимостью — в тестовой среде выжили больше 90 процентов клеток, контактировавших с линзой.
Для оценки электромагнитного экранирования линзы с покрытием испытали на глазах свиней и изучили при микроволновом нагреве. Линзы смогли экранировать 93 процента электромагнитного излучения. Это самая высокая из известных удельная эффективность для биосовместимых материалов малой толщины. Также они быстро нагревались от внешнего излучения, что указывает на сильное поглощение и рассеяние электромагнитных волн. В экспериментах линзы предотвратили прямой нагрев глаз, рассеивая тепло во внешнюю среду.
«Наше исследование может иметь многогранное влияние. Во-первых, стабильное и легкое покрытие нанолистов MXene с помощью влажного переноса расширяет возможности для коммерческого применения. Во-вторых, наш метод прост, но эффективен в предотвращении окисления MXene, превращая обычно упускаемую из виду проблему — в решенное препятствие», — сказал руководитель исследования, профессор Такео Мияке (Takeo Miyake).