С развитием технологий растёт спрос на интернет вещей и беспроводные устройства. Однако эти инновации также вызывают опасения по поводу длительного воздействия электромагнитного излучения (ЭМИ), которое может представлять потенциальный риск для здоровья глаз.
MXenes — класс двумерных карбидов/нитридов переходных металлов — показали многообещающие результаты в защите от ЭМИ. Однако их плохая адгезия и склонность к окислению ограничивали применение.
В недавнем прорыве исследователи под руководством профессора Такео Мияке из Высшей школы производства и систем информации Университета Васэда, Япония, разработали стабильные контактные линзы с покрытием из MXene, обладающие замечательными оптическими свойствами и свойствами защиты от ЭМИ.
Их новый метод изготовления обеспечивает оптимальную адгезию и предотвращает окисление покрытия из MXene, преодолевая предыдущие ограничения.
Исследование было результатом сотрудничества между Университетом Васэда, Киотским университетом и больницей Университета Ямагути, объединившими опыт в области нанопроизводства, двумерных материалов и офтальмологии для обеспечения безопасности глаз.
Результаты опубликованы в журнале Small Science.
Это исследование было выполнено под соавторством доктора Ланьцзе Ху из Высшей школы производства и систем информации Университета Васэда; доцента Дзюна Хиротани из Киотского университета; профессора Казухиро Кимура из больницы Университета Ямагути; доцента Ацусиги Ашимори из больницы Университета Ямагути; и доцента Самана Ажари из Высшей школы производства и систем информации Университета Васэда.
«Умные контактные линзы со встроенными электронными компонентами привлекают большое внимание как нечто новое в носимых устройствах. Однако впервые это означает, что мы будем размещать линзы с беспроводными схемами непосредственно на роговице, подвергая их электромагнитным волнам круглосуточно», — говорит ведущий автор профессор Мияке.
Для изготовления этих высокофункциональных контактных линз исследовательская группа начала с приготовления дисперсий MXene, которые были вакуумно отфильтрованы с помощью мембран из смешанного эфира целлюлозы (MCE) для получения плёнок на основе MXene.
Плёнки затем были нанесены на коммерческие мягкие контактные линзы с помощью метода влажного переноса с использованием ацетона. Подготовленные линзы были тщательно проанализированы на предмет физических свойств, проводимости и безопасности.
«Мы выбрали метод влажного переноса для лёгкого прикрепления нанолистов MXene к нестандартной поверхности мягких контактных линз, что обеспечивает масштабируемость», — добавляет профессор Мияке.
Изготовленные контактные линзы показали замечательные результаты с передачей более 80% видимого света, высокой проводимостью, защитой от обезвоживания и высокой биосовместимостью с жизнеспособностью клеток более 90%.
Нанесённые слои MXene имели различную толщину в зависимости от концентрации дисперсий, а адгезивные свойства растворённой мембраны MCE обеспечивали оптимальное прикрепление MXene. Кроме того, слой MCE также защищал MXene от окисления.
Профессор Мияке обсуждает значимость их метода, говоря: «Наше исследование может иметь многогранное влияние. Во-первых, стабильное и лёгкое нанесение нанолистов MXene с помощью влажного переноса расширяет возможности коммерческого применения. Во-вторых, наш метод прост, но эффективен в предотвращении окисления MXene, превращая часто упускаемую из виду проблему — окисление MXene — в решённое препятствие».
Для оценки электромагнитной защиты линзы с покрытием из MXene были протестированы на глазах свиней, подвергавшихся микроволновому нагреву и термографии. Линзы продемонстрировали быстрое повышение температуры, что указывало на сильное поглощение и рассеивание ЭМИ, предотвращающее прямой нагрев глаз.
При воздействии высокочастотных микроволн MXene эффективно поглощал электромагнитную энергию и выделял её в виде теплового излучения, тем самым защищая глаза свиней от прямого нагрева.
Кроме того, исследователи подтвердили эффективность электромагнитной защиты до 93%, что является самым высоким показателем специфической эффективности экранирования для биосовместимых материалов на том же уровне толщины, обеспечивая существенную защиту от высокочастотного излучения. Линзы продемонстрировали надёжную защиту от высокочастотного ЭМИ, обеспечивая оптимальное здоровье глаз.
Благодаря высокой электромагнитной защите и надёжным свойствам, этот прорыв в области умных контактных линз представляет собой значительный шаг вперёд в направлении более безопасных носимых технологий.
Используя уникальные свойства нанолистов MXene, линзы обеспечивают эффективную защиту от высокочастотного излучения, сохраняя при этом комфорт и удобство использования.
Помимо здоровья глаз, этот прорыв прокладывает путь для интеграции передовых наноматериалов в умные носимые устройства, медицинские имплантаты и биоэлектронику, обеспечивая безопасность и функциональность.
Предоставлено:
Университет Васэда.