Sviluppo di occhiali stampati in 3D per correggere il daltonismo
Un team di ricercatori della Khalifa University ha sviluppato un nuovo indossabile che potrebbe aiutare le persone con daltonismo. Sebbene l’utilizzo di coloranti per sviluppare lenti per occhiali per aiutare a correggere il daltonismo non sia una novità, il team ha sviluppato un metodo che utilizza la stampa 3D per produrre occhiali personalizzati.
Il Dr. Haider Butt , Professore Associato di Ingegneria Meccanica, il Dr. Fahad Alam , Postdoctoral Fellow, il Dr. Mohamed Elsherif, Postdoctoral Fellow, e Ahmed Salih, tutti Dipartimento di Ingegneria Meccanica, hanno pubblicato i loro risultati in Advanced Engineering Materials. Questa ricerca ha anche ispirato un Senior Design Project per gli studenti universitari Saif Abdulla Alnaqbi, Ali Saif Rashid Alshawi Aleghfeli, Rashid Ali Khalfan Bin Gahfan Al Ali e Mohammad Ali Mohamad Hussain Ali Alshamali.
Per realizzare le lenti è stata utilizzata una resina trasparente, mescolata con due coloranti che filtrano la lunghezza d’onda per fornire un effetto colorante. I ricercatori hanno utilizzato tre diverse concentrazioni dei coloranti per personalizzare le lenti e hanno confrontato i loro occhiali stampati in 3D con i prodotti disponibili in commercio usati per trattare la carenza di visione dei colori (CVD).
“La personalizzazione degli occhiali per CVD specifica per il paziente rimane una sfida, anche se la ricerca ha notevolmente migliorato le proprietà e i materiali dei dispositivi indossabili CVD disponibili sul mercato”, ha affermato il dottor Butt.
I problemi con la distinzione tra le sfumature di determinati colori impediscono alle persone di lavorare in campi in cui il riconoscimento del colore è fondamentale, ma possono anche avere ramificazioni quotidiane semplici come decidere se una banana è matura o selezionare vestiti abbinati.
La retina dell’occhio ha tre tipi di coni: uno percepisce la luce blu, un altro verde e il terzo rosso. Questi coni lavorano insieme per consentire alle persone di vedere l’intero spettro dei colori, ma la CVD è un disturbo oculare ereditario che limita questa capacità. Il daltonismo rosso-verde è la forma più diffusa di CVD, con la maggior parte dei malati che si affida a dispositivi indossabili per gestire le difficoltà nelle attività quotidiane. L’indossabile più comune è una forma di vetro colorato.
La deuteranomalia, che si verifica principalmente negli uomini, è una condizione in cui il fotorecettore responsabile del rilevamento della luce verde risponde alla luce associata al rosso. Questo può essere migliorato usando occhiali colorati di rosso, che rendono i colori più prominenti. Alcuni coloranti possono assorbire e filtrare alcune delle lunghezze d’onda tra il verde e il rosso che confondono i fotorecettori. Con una minore sovrapposizione di colori, il cervello riceve un segnale più chiaro per aiutare a distinguere tra i colori problematici. Questo concetto può essere esteso anche ad altre forme di CVD.
Il team KU ha utilizzato due coloranti: uno ha bloccato le lunghezze d’onda indesiderate per i pazienti rosso-verdi, mentre l’altro ha filtrato le lunghezze d’onda indesiderate per i pazienti giallo-blu. Il team ha utilizzato entrambi i coloranti nelle lenti e, durante il test, i volontari con CVD rosso-verde e CVD giallo-blu hanno entrambi beneficiato degli occhiali, suggerendo la loro efficacia nella gestione di entrambi i tipi di CVD.
Gli occhiali basati su questo approccio sono disponibili in commercio e facilmente reperibili, ma sono ingombranti e possono essere scomodi. Il team di ricerca KU ha sviluppato le proprie montature per i propri obiettivi, utilizzando la stampa 3D per ottimizzare le montature per il comfort e l’usabilità. Ispirandosi ai design disponibili in commercio, i loro occhiali stampati in 3D possono piegarsi come gli altri occhiali, rendendoli più utilizzabili da chi li indossa.
La ricerca sulle tecniche di gestione delle CVD ha dimostrato che l’uso dei coloranti può essere difficile poiché possono verificarsi problemi di lisciviazione e tossicità, tuttavia il team di ricerca ha testato questo per garantire che i loro occhiali fossero sicuri per l’uso a lungo termine. La stabilità dei coloranti all’interno degli occhiali stampati in 3D è stata esaminata conservando gli occhiali in acqua per una settimana. I loro risultati hanno mostrato che nessun colorante fuoriusciva nell’acqua, indicando la loro stabilità. Hanno anche lasciato i bicchieri aperti a condizioni ambientali per un’altra settimana, dimostrando la loro stabilità e le proprietà di lunga durata.
Anche le loro proprietà meccaniche sono state valutate attentamente. La loro flessibilità e resistenza alla trazione sono componenti cruciali per quantificare la loro longevità e durata e, quando testati, gli occhiali hanno mostrato un’eccellente durata, senza rompersi anche se sottoposti a piegatura o piegatura.
“I nostri risultati hanno mostrato che la stampa 3D non ha avuto alcuna influenza sulle proprietà di filtraggio della lunghezza d’onda dei coloranti”, ha affermato il dottor Butt. “Infatti i coloranti sono rimasti invariati poiché sono stati integrati con la resina e stampati in 3D. Quando abbiamo confrontato le prestazioni ottiche dei nostri occhiali con occhiali daltonici commerciali, i nostri risultati hanno indicato che i nostri occhiali stampati in 3D erano più selettivi nel filtrare le lunghezze d’onda indesiderate rispetto alle opzioni disponibili in commercio. Hanno un grande potenziale nel trattamento del daltonismo e la loro facilità di fabbricazione e personalizzazione significa che possono essere adattati a ogni singolo paziente”.
Il lavoro di ricerca è stato finanziato da Sandooq Al Watan e Aldar Properties.
