Cientos de millones de personas padecen diabetes en todo el mundo, poniéndolos en riesgo de una ceguera progresiva, o retinopatía diabética, que viene con la enfermedad en sus etapas más avanzadas. Tratamientos existentes, aunque eficaz, son dolorosas e invasivas, que involucran láseres e inyecciones en el globo ocular. El estudiante graduado de Caltech Colin Cook (MS '16) cree que hay una mejor manera.

Cocinera, junto con un grupo de investigadores del laboratorio de Yu-Chong Tai, Anna L. Rosen, profesora de Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Médica de Caltech, ha desarrollado un tratamiento potencial que podría ser mucho menos aterrador e invasivo, en forma de lentes de contacto que brillan en la oscuridad.

La pérdida de visión que acompaña a la diabetes es el resultado del daño que causa la enfermedad en los vasos sanguíneos diminutos de todo el cuerpo. incluidos los del ojo. Ese daño da como resultado una reducción del flujo sanguíneo a las células nerviosas de la retina y su eventual muerte. A medida que avanza la enfermedad, el cuerpo intenta contrarrestar los efectos de los vasos sanguíneos dañados creando otros nuevos dentro de la retina. En pacientes con diabetes, sin embargo, Estos vasos tienden a estar mal desarrollados y sangran en el líquido transparente dentro del ojo. oscureciendo la visión y agravando los problemas de la vista. Mientras los vasos sanguíneos sangran, causan daño adicional a la retina que el cuerpo repara con tejido cicatricial en lugar de nuevas células sensibles a la luz. Tiempo extraordinario, La visión de un paciente diabético se vuelve borrosa y desigual antes de desaparecer por completo.

Debido a que el daño a la retina comienza con un suministro insuficiente de oxígeno, Debería ser posible evitar una mayor pérdida de visión reduciendo las demandas de oxígeno de la retina. Hasta ahora, eso se ha logrado mediante el uso de un láser para quemar las células en las partes periféricas de la retina, de modo que el oxígeno que habrían necesitado esas células puede ser utilizado por las células de la visión más importantes en el centro de la retina. Otro tratamiento requiere la inyección de medicamentos que reducen el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos directamente en el globo ocular.

Cook espera que sus lentes de contacto ofrezcan una solución que los pacientes estén más dispuestos a probar porque el esfuerzo que implica es mínimo. como son los efectos secundarios.

Como el tratamiento con láser, las lentes reducen las demandas metabólicas de la retina, pero de una manera diferente. La clave de su éxito son los bastones del ojo, que proporcionan visión en condiciones de poca luz. Las células bastón necesitan y usan mucho más oxígeno en la oscuridad que cuando están inundadas de luz, mientras que decir, mirando esta pantalla de computadora, y durante dos décadas se ha planteado la hipótesis de que gran parte del daño causado a la retina por la retinopatía diabética se produce cuando los bastones aumentan sus demandas de oxígeno por la noche.

"Tus varillas, como resulta, consumen aproximadamente el doble de oxígeno en la oscuridad que en la luz, "Dice Cook.

Por esta razón, Los lentes de contacto están diseñados para reducir la demanda de oxígeno nocturna de la retina al dar a las células de los bastones la menor cantidad de luz para mirar mientras el usuario duerme.

"Si reducimos el metabolismo en la retina, deberíamos poder prevenir algunos de los daños que se producen, " él dice.

Para proporcionar luz a la retina durante toda la noche, las lentes toman prestada la tecnología de los relojes de pulsera que tienen marcadores brillantes en la cara. La iluminación es proporcionada por pequeños viales llenos de tritio, una forma radiactiva de hidrógeno gaseoso que emite electrones a medida que se desintegra. Estos electrones se convierten en luz mediante una capa fosforescente. Este sistema asegura una salida de luz constante durante la vida útil de la lente de contacto.

Los viales que son solo del ancho de unos pocos cabellos humanos, se implantan en la lente en un patrón radial como los rayos de un sol de dibujos animados. Los viales crean un círculo que es lo suficientemente grande como para quedar fuera de la vista del usuario cuando las pupilas se contraen en condiciones de iluminación. En la oscuridad, la pupila se expande, y el tenue resplandor de los viales puede iluminar la retina.

La fototerapia para la retinopatía diabética se ha intentado anteriormente en forma de máscaras para dormir iluminadas. pero los resultados fueron malos, en parte porque los pacientes tenían dificultades para tolerar las máscaras e ignorar la luz que brillaba en sus ojos mientras dormían.

La fuente de luz de la máscara para dormir no está fijada al ojo, así como el ojo se mueve, el usuario ve un parpadeo y eso le distrae mucho mientras intenta conciliar el sueño, él dice.

Cook dice que sus lentes evitan ese problema al colocar la fuente de luz en la superficie del ojo, así que cuando el ojo se mueve, la fuente de luz se mueve con ella, y no hay parpadeo para que el usuario lo note.

"Hay una adaptación neuronal que ocurre cuando tienes una fuente constante de iluminación en el ojo. El cerebro resta esa señal de la visión y el usuario percibirá la oscuridad nuevamente en solo unos segundos, " él dice.

El diseño de la lente de contacto también asegura que la retina reciba una dosis adecuada de luz durante la noche.

"Mientras dormimos, nuestros ojos ruedan hacia atrás. Para una máscara para dormir, esto significa que el ojo ya no recibe tanta luz, pero las lentillas se mueven con el ojo, entonces no hay tal problema, " él dice.

Las primeras pruebas de las lentes realizadas en colaboración con el laboratorio de Mark Humayun en la Universidad del Sur de California están mostrando resultados prometedores. con la actividad de los bastoncillos reducida hasta en un 90 por ciento cuando se usa en la oscuridad. Cook dice que en los próximos meses él y sus colegas investigadores comenzarán a probar los lentes para ver si su capacidad para reducir el metabolismo de la retina se traducirá en la prevención de la retinopatía diabética. Siguiendo esas pruebas, they will seek FDA permits to begin clinical trials.

"This is an innovative solution with a potentially huge impact on diabetic retinopathy, " says Tai, who also holds the Andrew and Peggy Cherng Medical Engineering Leadership Chair and is executive officer for medical engineering.

The team recently took their invention to TigerLaunch, an entrepreneurship competition hosted by Princeton University. Their work was recognized as the top medical technology, and the team came in third place overall.

"Having our work recognized by a panel of venture capitalists is really exciting, " Cook says, "but it was the audience members who came up afterwards and shared stories about loved ones being impacted by the disease who really reinvigorated my efforts."