Glaukom, en gruppe af sygdomme, der skader synsnerven, rammer mere end to millioner amerikanere og er verdens næstledende årsag til blindhed.
De, der er i risiko for at udvikle sygdommen - normalt alle over 60 år eller dem med en familiehistorie - går typisk til deres læger til screening tre eller fire gange om året. Tueng Shen, professor i øjenlæge ved University of Washington, siger, at det ikke er godt nok.
”[Nuværende metoder] begrænser vores evne til at screene mennesker, og nogle gange opdager vi ikke ændringer, længe efter at de har fundet sted, ” siger hun.
Hendes løsning, som hun udviklede sammen med lektor Karl Böhringer: et prototypeimplantat, der screener for tidlige advarselsskilt i realtid, så læger kan begynde behandlingen mere proaktivt end nogensinde før.
Uden for fotodiode-baserede kunstige nethinder er dette første gang nogen forsøger at implantere en elektronisk sensor direkte i øjet. De nærmeste forskere og virksomheder, der er kommet, er at integrere intelligens i kontaktlinser. Et system udviklet på University of Michigan giver bæreren natvision, og et fra Google bruger sensorer til at overvåge glukoseniveauer.
Den primære årsag til glaukom er en stigning i trykket inde i øjet forårsaget af en ophobning af væske. Det ekstra tryk kan gøre uoprettelig skade på synsnerven og forhindre, at den fungerer.
Under en traditionel screening af glaukom, lemmer en læge patientens øje og påfører en lille pust af luft. Kraften skubber på hornhinden, hvilket angiver niveauet for tryk i øjet.
"Det ligner meget, hvordan du ser, hvor godt en basketball [er oppustet], " forklarer Shen. "Du klemmer det."
Men, påpeger Shen, mængden af tryk kan ændre sig hurtigt, hvilket betyder, at patienter skal have mere regelmæssig overvågning.
”Det er som at teste blodsukker, ” siger Shen. ”Det er en progressiv proces. Det er stigningen og faldet og stigningen og faldet og generel ustabilitet, der vil forårsage skade. ”
Normalt vil det tage meget for en patient at opdage et problem på egen hånd. Involvering af tryk ville være nødvendigt at være ekstrem og forlænges, før en patient muligvis har synlige symptomer, herunder ekstrem smerte og opkast.
Et implantat tillader læger at overvåge problemet og starte behandlingen, før det er for sent, siger Shen.
Böhringer, der udviklede enheden med Shen, siger, at implantatets design er meget simpelt: Det består af en tryksensor, en lille processor og en antenne. Forskere har til hensigt, at det skal være indlejret i en kunstig linse under grå stær, hvorefter antennen, der er viklet omkring linsens omkreds, overfører data fra sensoren til en udvendig enhed.
Den samme antenne samler også energi til trådløst at give strøm til chippen - svarende til den måde, en elektrisk tandbørste saft op.
Forskere designet sensoren til let at passe ind i eksisterende grå stærimplantater. (University of Washington) Böhringer forestiller sig en udvendig kontrolenhed, måske på størrelse med en mobiltelefon, vil give strøm og indsamle og transmittere trykdata.
”Måske kan en fremtidig mobiltelefon i sig selv have evnen, ” udpeger han, ”men det er noget, vi bliver nødt til at undersøge.”
Fordi systemet er designet til at indlejre eksisterende kataraktimplantater, er patienter ikke nødt til at gennemgå ekstra operation. Det er et godt udgangspunkt, siger Shen, da risikofaktorer for begge sygdomme er ens. Læger udfører cirka tre millioner grå stær operationer hvert år, et antal, som forskningen viser, vil stige støt i løbet af de kommende årtier.
Begge professorer er hurtige til at understrege, at deres implantat stadig er en prototype på et tidligt stadium eller et bevis på koncept.
"Dette er ikke klar til implantering lige nu, " siger Böhringer, "det har bare alle komponenterne til at vise, at det er muligt."
Deres prototype er også meget større, end et in-vivo-implantat skulle være nødvendigt; det måles i centimeter, og det bliver nødvendigt at skalere ned til millimeter for at passe ind i øjet.
Det kan vare så længe som fem år, før de er klar til menneskelig test, siger Böhringer. Men applikationer til Shen og Böhringers system kunne i sidste ende strække sig ud over Glaucoma. Sensoren kan allerede registrere temperaturændringer, så de kan muligvis ændre den til at spore ting som øjeets surhedsniveau, blandt andre sundhedsmæssige målinger.
"Dette er mere en platform, " siger Shen, "vi bygger et fundament - en hel gruppe af forskellige måder at henvende sig til sundhed på."
