Mxene-gecoate lenzen voor veiliger en slimmer wearables

Met recente technologische vooruitgang is het internet der dingen en draadloze apparaten veel vraag naar. Deze innovaties geven echter ook bezorgdheid uit over langdurige blootstelling aan elektromagnetische straling (EMR), die potentiële risico’s voor de gezondheid van de ogen kunnen vormen.

Mxenen, een klasse van tweedimensionale overgangsmetaalcarbiden/nitriden, hebben veelbelovend getoond bij het afscherming tegen EMR. Hun slechte hechting en gevoeligheid voor oxidatie hebben echter hun toepassingen beperkt.

In een recente doorbraak hebben onderzoekers onder leiding van professor Takeo Miyake van de Graduate School of Information Production and Systems, Waseda University, Japan, stabiele MXene-gecoate contactlenzen ontwikkeld met opmerkelijke optische en EMR-afschermingseigenschappen.

Hun nieuwe fabricagemethode zorgt voor een optimale hechting en voorkomt oxidatie van de MXene -coating, waarbij eerdere beperkingen worden overwonnen.

De studie was een samenwerkingsinspanning tussen Waseda University, Kyoto University en Yamaguchi University Hospital, waarbij expertise in nanofabricage, 2D -materialen en oogheelkunde werd gebracht om oogveiligheid te waarborgen.

De bevindingen worden gepubliceerd in het tijdschrift Kleine wetenschap.

Dit onderzoek werd co-auteur van Dr. Lunjie Hu van de Graduate School of Information Production and Systems, Waseda University; Universitair hoofddocent Jun Hirotani van Kyoto University; Professor Kazuhiro Kimura van het Yamaguchi University Hospital; Universitair docent Atsushige Ashimori van het Yamaguchi University Hospital; en universitair docent Saman Azhari van de Graduate School of Information Production and Systems, Waseda University.

“Smart Contact-lenzen met ingebouwde elektronische componenten krijgen veel aandacht als het volgende grote ding in draagbare apparaten. Voor het eerst betekent dit echter dat we draadloze circuitlenzen rechtstreeks op onze hoornvliezen plaatsen, ze blootstellen aan elektromagnetische golven rond de klok. Geïnspireerd door breakthroughs in 2D-materialen en apparaatfabricages, we komen op de hoogte van de fabricage van de hoofdrolspeler.”

Om deze zeer functionele contactlenzen te fabriceren, is het onderzoeksteam gestart met het voorbereiden van dispersies van MXene, die vacuüm werden gefilterd met gemengde cellulose-ester (MCE) membranen om op MXene gebaseerde films te produceren.

De films werden vervolgens gecoat op commerciële zachte contactlenzen via een natte overdrachtsbenadering met behulp van aceton. De voorbereide lenzen werden vervolgens uitgebreid geanalyseerd op fysische eigenschappen, geleidbaarheid en veiligheid.

“We hebben een natte overdrachtsmethode gekozen voor de moeiteloze bevestiging van MXene-nanosheets aan het onconventioneel gevormde oppervlak van zachte contactlenzen, die zorgt voor schaalbaarheid”, voegt Prof. Miyake toe.

De gefabriceerde contactlenzen vertoonden opmerkelijke resultaten met> 80% zichtbare lichttransmissie, hoge geleidbaarheid, bescherming tegen uitdroging en hoge biocompatibiliteit met de levensvatbaarheid van> 90% cellen.

De afgezette lagen van mxene vertoonden variabele dikte op basis van de concentraties van de dispersies, en de lijmeigenschappen van het opgeloste MCE -membraan zorgden voor een optimale bevestiging van mxene. Bovendien beschermde de MCE -laag ook het MXene tegen oxidatie.

Prof. Miyake bespreekt het belang van hun methode en zegt: “Ons onderzoek kan een veelzijdige impact hebben. Ten eerste, de stabiele en moeiteloze coating van Mxene nanosheets via natte overdracht verbreedt de mogelijkheden voor commerciële toepassingen. Ten tweede is onze methode eenvoudig maar effectief bij het voorkomen van Mxene -oxidatie, het draaien van een veelvuldig over het hoofd gezien uitdaging – Mxida -oxidatie – Inso een obstakel.”

Om elektromagnetische afscherming te beoordelen, werden de door MXene gecoate lenzen getest op varkensogen blootgesteld aan magnetronverwarming en thermische beeldvorming. De lenzen vertoonden een snelle temperatuurstijging, wat duidt op een sterke EMR -absorptie en dissipatie, die directe verwarming van de ogen voorkwam.

Bij blootstelling aan hoogfrequente magnetrons, absorbeerde MXene effectief elektromagnetische energie en gaf deze vrij als thermische straling, waardoor de varkensogen worden beschermd tegen directe verwarming.

Bovendien bevestigden de onderzoekers een robuuste elektromagnetische afschermingsefficiëntie van maximaal 93%, wat de hoogst gerapporteerde specifieke beschermingseffectiviteit voor biocompatibele materialen op hetzelfde dikte-niveau vertegenwoordigt, wat een substantiële bescherming biedt tegen hoogfrequente straling. De lenzen vertoonden een sterke bescherming tegen hoogfrequente EMR, waardoor optimale ooggezondheid zorgde.

Met hoge elektromagnetische bescherming en betrouwbare eigenschappen vormt deze doorbraak in slimme contactlenzen een aanzienlijke vooruitgang naar veiligere draagbare technologieën.

Door gebruik te maken van de unieke eigenschappen van mxene nanosheets, bieden de lenzen effectieve bescherming tegen hoogfrequente straling met behoud van comfort en bruikbaarheid.

Naast ooggezondheid maakt deze doorbraak de weg vrij voor de integratie van geavanceerde nanomaterialen in slimme wearables, medische implantaten en bio -elektronica, wat zowel veiligheid als functionaliteit aanpakt.