Sensor Elektronik Transparan untuk Mata

Sebuah tim peneliti telah mengusulkan kemungkinan pemantauan kesehatan manusia secara efektif. Yakni hanya dengan mengenakan lensa kontak dengan sensor cerdas nirkabel built-in.

‎
Berafiliasi dengan Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), sebuah penelitian baru yang dilakukan oleh sejumlah ilmuwan telah mengusulkan sebuah kemungkinan baru dalam sistem pemantauan kesehatan manusia secara efektif. Yakni hanya dengan mengenakan sebuah lensa kontak yang dirancang dengan menggunakan sensor cerdas nirkabelbuilt-in.

Penelitian ini telah dilakukan bersama oleh Profesor Jang-Ung Park, seorang ahli dibidang material sainsserta Profesor Chang Young Lee dari Life Science. Keduanya berkolaborasi dengan Profesor Franklin Bien dari Teknik Elektro dan Komputer di UNIST dan juga Profesor Hong Kyun Kim. Serta terlibat pula Professor Kwi- Hyun Bae dari departemen Penyakit Dalam diKyungpook National University (KNU).‎

Dalam penelitian tersebut, tim peneliti berhasil meluncurkan sebuah sensor lensa kontak cerdas yang dapat membantu memantau biomarker untukintraocular pressure (IOP). Ini juga untuktekanan intraokular, untuk sejumlah kondisi kesehatan termasuk diantaranya diabetes melitus dan kasus glaukoma.

Tim peneliti berharap terobosan penelitian ini bisa mengarah pada pengembangan biosensor yang mampu mendeteksi dan mengobati berbagai penyakit manusia. Serta juga digunakan sebagai komponen perangkat elektronik lensa kontak cerdas generasi mendatang.

Penyebab paling umum dari diabetes adalah kadar gula darah yang cukup tinggi. Hiperglikemia adalah suatu kondisi dimana jumlah glukosa yang berlebihan beredar dalam plasma darah. Jika kondisi ini bertahan lebih dari dua jam, pasien akan didiagnosis menderita diabetes.

Karena gula darah dapat diukur dengan air mata, maka banyak upaya telah dilakukan untuk memantau diabetes dengan menggunakan lensa kontak. Meskipun banyak penelitian dalam beberapa dekade terakhir terkait hal ini, namunkelemahan terbesar dengan lensa kontak pintar konvensional yang ada saat ini masih dianggap kurang mampu untuk menjalankan fungsinya.

Elektroda yang digunakan pada lensa kontak pintar yang ada cenderung buram, dan karena itu mengaburkan pandangan saat memakainya.Apalagi karena lensa terbentuk dari bahan plastiksehingga lensa plastikini banyak di keluhkan oleh pemakainya. Mereka cenderung mengeluhkan masalah kenyamanan dengan memakai lensa kontak yang membuat mereka kemudian memilih untuk tidak lagi memakainya.

Profesor Park dan tim risetnya memecahkan masalah ini dengan mengembangkan sensor berdasarkan bahan transparan dan fleksibel. Sensor lensa kontak cerdas baru mereka menggunakan elektroda yang terbuat dari lembaran graphene dan kawat nano logam yang sangat mudah diatur.

Dengan menggunakan sensor ini, penderita glaukoma dan diabetes suatu hari nanti bisa memonitor kadar glukosa darah dan tekanan mata mereka. Melalui antena nirkabel yang tertanam di sensor lensa kontak, pasien juga dapat mengirimkan informasi kesehatan mereka, yang memungkinkan pemantauan kondisi kesehatan mereka secarareal-time.

Selain itu, karena sistem ini menggunakan antena nirkabel untuk membaca informasi sensor, tidak ada sumber tenaga yang terpisah, seperti baterai yang dibutuhkan untuk sensor lensa kontak cerdas.

Pengukuran tekanan intraokular dapat dicapai dengan menggunakan lapisan dielektrik. Lapisan dielektrik adalah lapisan non-konduktif elektrik, yang ditandai dengan polaritas yang membagi muatan positif dan negatif.

Ketebalan lapisan ini berubah dari penipisan saat tekanan intraokular meningkat, hingga menebal karena tekanan intraokular menurun. Sensor IOP yang tertanam di lensa kontak akan merasakan hal ini dan mentransmisikan informasi ke antena nirkabel.

Menurut tim peneliti, lensa pintar baru yang mereka kembangkan ini dikembangkan dengan sensor penginderaan tekanan dan penginderaan mutakhir, sehingga masih bisa mendeteksi glukosa darah dan IOP meski terjadi deformasi pada lensa kontak. Karakteristik sensor juga dijaga bahkan saat terpapar berbagai zat dalam air mata manusia.

"Saat diamati kelinci hidup sama sekali tidak menunjukkan perilaku abnormal saat memakai sensor lensa kontak itu," kata Joohee Kim. Salah satu mahasiswa di bidang teknik material yang terlibat dalam riset tersebut.

Karakteristik sensor lensa kontak ini tidak berubah bila lensa mengalami cacat. Bahkan ketika sensor yang terpapar berbagai bahan dalam air mata manusia, karakteristik tetap terjaga, dan fleksibilitas dan peregangan juga sangat baik. Lebih jauh lagi, karena sensor elektronik dimasukkan ke dalam lensa kontak yang lembut, maka lensa kontak inipun terasa nyaman saat di pakai.

"Penelitian ini bisa digunakan untuk mendiagnosis penyakit glukoma dengan menerapkan dua jenis sensor elektronik transparan dalam produksi sensor lensa kontak cerdas," kata Profesor Park. nik/berbagai sumber/E-6

Cara Kerja Adopsi Teknik Elektrodiagram

Glaukoma tetap menjadi penyebab utama kebutaan. Salah satu indikator utama penyakit ini adalah tekanan yang tinggi pada mata, atau tekanan intraokular. Dokter sering memeriksa tekanan mata untuk mengukur kesehatan mata pasien.

Namun, tes ini menghasilkan satu snapshot dalam waktu dan tidak praktis untuk dilakukan pada malam hari saat tekanan mata meningkat. Dengan munculnya lensa kontak cerdas yang memantau pasien secara terus menerus, para ilmuwan berharap bisa mengatasi masalah itu.

Sebelum temuan lensa kontak cerdas oleh Profesor Jang-Ung Parkdan rekan-rekannya, periset di Columbia juga berhasilmenguji lensacerdas pada 40 pasien antara usia 40 dan 89 yang menjalani perawatan untukopen-angle glaucoma, yakni bentuk penyakit yang paling umum pada glaukoma.

Selama dua tahun, para ilmuwan melakukan setidaknya delapan tes lapangan visual standar pada pasien ini. Setengahnya diklasifikasikan sebagai memiliki perkembangan penyakit yang lambat sementara 20 lainnya mengalami perkembangan penyakit yang sangat cepat.

Pasien kemudian memakai lensa kontak cerdas selama 24 jam, termasuk semalam saat mereka tidur. Sensor lensa mendeteksi perubahan kelengkungan lensa. Seiring tekanan mata berfluktuasi, perubahan kurva, menghasilkan sinyal listrik yang dikirim ke perangkat nirkabel yang mencatat sinyal.

Mirip dengan bagaimana elektrokardiogram menunjukkan detak jantung, profil sinyal dari lensa pintar secara tidak langsung menunjukkan perubahan tekanan mata dari waktu ke waktu.

Penyelidik menemukan bahwa pasien dengan lonjakan tajam tercatat dalam semalam dan sejumlah besar puncak profil sinyal mereka secara keseluruhan cenderung memiliki perkembangan glaukoma yang lebih cepat.



Informasi ini memberi wawasan lebih banyak tentang glaukoma dan juga cetak biru untuk memecahkan sinyal dari teknologi yang baru dipakai ini. Dengan menggunakan temuan ini, dokter dapat memperkirakan kemungkinan perkembangan dengan lebih baik dengan melihat pembacaan dari lensa cerdas. Temuan ini juga bisa berimplikasi bila menggunakan lensa untuk mengevaluasi perawatan glaukoma.

"Apa yang kita lihat dalam pengukuran ini adalah tanda khas yang mengindikasikan pasien glaukoma mana yang akan memburuk dan mana yang relatif stabil, yang tidak dapat Anda lakukan dengan pengukuran tekanan mata satu kali saja," kata penulis studi C. Gustavo De Moraes, seorang profesor oftalmologi di Columbia University Medical Center.

"Ini bisa sangat berguna jika Anda ingin tahu apakah obat baru bekerja untuk pasien. Anda dapat melihat bagaimana reaksi mata mereka terhadap terapi dengan cara yang jauh lebih bermakna," tambah Moraes.

Sistem lensa kontak Sensimed Triggerfish® yang digunakan dalam penelitian ini disetujui di Eropa namun saat ini tidak mendapat persetujuan dari Food and Drug Administration AS. Sistem lensa kontak lain yang bisa terus mengukur tekanan mata juga dalam pengembangan. nik/berbagai sumber‎/E-6