• Anastasia Michailova

Neue Therapie: Diese „intelligenten“ Kontaktlinsen könnten Grünen Star behandeln und verhindern

Die weltweit zweithäufigste Ursache für Erblindung ist das Glaukom (Grüner Star). Chinesische Wissenschaftler haben nun eine Methode entwickelt und getestet, welche die üblichen Ursachen eines Glaukoms erkennt und automatisch behandelt. Sie nennen diese Technologie „smarte Kontaktlinsen“. Wir erklären dir in diesem Beitrag, was dahintersteckt und wie die Behandlung funktioniert.


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Bild: Betül (Unsplash)

Symptome: Was passiert bei Grünem Star?


„Glaukom“ ist ein Überbegriff für eine Gruppe verschiedener Augenkrankheiten, bei denen der Sehnerv bzw. die Netzhaut geschädigt wird und dadurch irreparable Schäden entstehen können. Die Ursache hierfür ist nicht selten ein erhöhter Augeninnendruck. Infolgedessen schwillt die Hornhaut an und das Auge verhärtet sich. Betroffene nehmen häufig einen Schleier oder regenbogenartige Ringe um Lichtquellen war. Manche Menschen leiden sogar unter Übelkeit bis hin zum Erbrechen. Das Sichtfeld der Augen bekommt zunehmend Lücken. Unbehandelt führt Grüner Star (so wird ein Glaukom häufig auch genannt) in der Regel zu Erblindung. Eine Früherkennung und zeitnahe Behandlung sind daher sehr wichtig.



Ein paar verblüffende Zahlen


  • In Europa und den USA sollen fast 2 Prozent aller über 40-Jährigen an grünem Star erkrankt sein.

  • In Deutschland leben rund 5 Millionen Menschen mit einem Risiko, an einem Glaukom zu erkranken – u. a. aufgrund von hohem Augeninnendruck.

  • Bereits 800.000 Menschen in Deutschland leiden an Grünem Star.

  • Weltweit sind je nach Schätzung rund 70 – 80 Millionen Menschen erkrankt. Jeder Zehnte von ihnen wird erblinden, weil der Sehschaden nicht rechtzeitig behandelt wurde.

  • Allerdings ergeben Untersuchungen, dass 80 Prozent aller Menschen mit erhöhtem Augeninnendruck kein Glaukom entwickeln und bei 30 Prozent aller Patienten mit Glaukom kein erhöhter Augeninnendruck diagnostiziert wurde.


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Jeder Zehnte mit Glaukom wird erblinden, weil die Behandlung zu spät erfolgt. Bild: Mustafa ezz (Pexels)

Eine neue Kontaktlinse soll Glaukome frühzeitig behandeln und verhindern können


Wissenschaftler der Sun Yat-sen University in der chinesischen Provinz Guangdong haben eine Kontaktlinse entwickelt, die in der Lage ist, steigenden Augeninnendruck zu erkennen und bei Bedarf automatisch ein Medikament abzugeben. Ihre Forschung haben sie in einem Artikel in der Wissenschaftlichen Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht. Es gab bereits zuvor Bemühungen, eine intelligente Kontaktlinse herzustellen. Diese konnte bisher aber nur den Augeninnendruck messen ODER Medikamente abgeben. Also nicht beides in einem.



Für die Wissenschaftler ist das ein Problem, da sich der Augeninnendruck zum Beispiel aufgrund von verschiedenen Aktivitäten oder dem Schlaf-Wach-Rhythmus ständig verändert. Bisher werden Glaukome routinemäßig mit Augentropfen, einer Laserbehandlung oder einer Operation behandelt. Das Ziel ist in der Regel den Augeninnendruck zu reduzieren.


Eine große technische Herausforderung


Viele fragen sich an dieser Stelle bestimmt, wie so viel Technologie und ein Medikament in eine hauchdünne Kontaktlinse passen, ohne die Sehschärfe zu behindern oder das Auge zu reizen? Die Wissenschaftler, darunter der Elektroingenieur Chang Yang, schreiben in dem Fachartikel:


„Es ist eine große Herausforderung, ein kompliziertes theranostisches System, das aus mehreren Modulen zusammengesetzt ist, auf einer Kontaktlinse zu installieren.“

Begriffsklärung: Theranostik – eine Zusammensetzung aus den Begriffen „Therapie“ und „Diagnostik“, mit dem Ziel, die richtige Therapie für den richtigen Patienten zum genau richtigen Zeitpunkt möglich zu machen.



Bei der Herstellung einer Proto-Linse konnten bereits mehrere Sensoren erfolgreich eingebettet werden. Diese befinden sich im Randbereich der Kontaktlinse, sodass die Sicht nicht beeinträchtigt wird. Die äußere Schicht der doppelschichtigen Kontaktlinse besteht aus sechs winzigen Kupferplatten, die ringförmig um die Pupille angeordnet sind, um die Augenverformung zu erfassen, die durch den Anstieg des Augeninnendrucks entsteht. Eine filigrane Antenne überträgt diese Daten an einen Computer.


Auf der inneren Schicht der Kontaktlinse befindet sich ein Medikament namens „Brimonidin“, welches von ultradünnem Kunststoff (Polydimethylsiloxan - PDMS) eingeschlossen ist und bei Freisetzung den Augeninnendruck senkt. Dieser Kunststoff ist mit einem Schaltkreis verbunden, der bei Bedarf ein Signal von der zuvor erwähnten Antenne bekommt. Wenn der Augeninnendruck einen kritischen Wert erreicht, setzt das drahtlose System das Brimonidin frei (Iontophorese). Dieses wird dann von der Unterseite der Kontaktlinse über dem gesamten Auge verteilt.

 

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An Schweinen und Kaninchen getestet


Die Wissenschaftler haben ihre intelligenten Kontaktlinsen bisher nur an Augäpfeln von Schweinen und an lebenden Kaninchen testen können. Es sind noch weitere Schritte erforderlich, bis diese Technologie auch an Menschen erprobt werden kann. Die Forscher berichten jedoch, dass die Kontaktlinsen bisher gut funktioniert haben. Sie erkennen den Augeninnendruck und geben bei Bedarf das Medikament ab. So konnte der Augeninnendruck „schnell reduziert“ werden. Bei Kaninchen wurde festgestellt, dass der Augeninnendruck der Tiere nach 30 Minuten um etwa ein Drittel gesunken war. Nach zwei Stunden war der Druck um über 40 Prozent niedriger.


„Dieses intelligente System bietet vielversprechende Methoden, die auf andere Augenerkrankungen ausgeweitet werden könnten.“

High-Tech aber günstig


Darüber hinaus weisen die Wissenschaftler darauf hin, dass die Herstellung dieser außergewöhnlichen und technisch anspruchsvollen Kontaktlinsen trotzdem günstig erfolgen kann. Der Herstellungsprozess gleiche dem von Leiterplatten bzw. Platinen für Computer, heißt es. Die weitere Forschung wird zeigen, inwieweit diese Technologie zum Wohle der Menschheit eingesetzt werden kann.


 

Quellen bzw. weiterführende Links:


(1) Nature Communications: „Intelligent wireless theranostic contact lens for electrical sensing and regulation of intraocular pressure“

(2) Initiativkreis zur Glaukom Früherkennung: „Startseite“

(3) ScienceAlert: „'Smart' Contact Lens Could Help Treat a Leading Cause of Blindness, Scientists Say“

(4) NewScientist: „Smart contact lens could directly deliver glaucoma drugs when needed“