LIGHTSWORDS crea unas lentes para reducir la degradación de la vista asociada a la edad

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Krzysztof Grabowiecki, coordinador del proyecto LIGHTSWORDS, describe los esfuerzos de esta iniciativa para producir una estructura óptica innovadora, así como sus planes de futuro.

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Gracias a una tecnología desarrollada en el seno del proyecto LIGHTSWORDS, pronto podrían aparecer unas lentes de contacto que alivian los síntomas de la presbicia y permiten disfrutar de una visión correcta desde cualquier distancia.

Independientemente de que haya tenido que utilizar gafas o lentes de contacto en su juventud, es muy probable que al llegar a los cincuenta su hasta entonces excelente visión empiece a degradarse, lo que hará que de repente leer el periódico o los mensajes de texto le plantee una dificultad únicamente superable con la utilización de gafas, lentes de contacto o cirugía. Esta merma de la visión, llamada presbicia, afecta a cerca de mil millones de personas en el mundo.

Cordis

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Al estar la cirugía todavía en sus inicios, las gafas siguen siendo la opción más realista para muchos pacientes, a pesar de que presentan un inconveniente considerable: dificultan la capacidad del ojo para enfocar a distintas distancias, lo cual puede resultar peligroso, especialmente en entornos laborales. Es ahí precisamente donde entra en juego el proyecto LIGHTSWORDS («Lens that mIGHT be a Satisfactory Way Of Reducing age Degradation of Sight», o «lentes que podrían constituir una alternativa satisfactoria para reducir la degradación de la lista provocada por el envejecimiento»), financiado con fondos europeos, cuyo objetivo es desarrollar una lente plástica que permita un ajuste focal continuo, desde objetos en el entorno más inmediato hasta… el infinito.

El proyecto LIGHTSWORDS sigue líneas de investigación teórica que surgieron hace veinte años, cuando surgió la idea de una lente que eliminara la necesidad de ajuste focal mecánico, aunque la tecnología no estaba lo suficientemente desarrollada para poder llevar esa idea del laboratorio al mercado. El proyecto LIGHTSWORDS ha solucionado este problema mediante un conjunto de tecnologías de impresión e inyección y un juego de lentes cambiantes capaces de modificar ininterrumpidamente la potencia óptica desde 0D hasta aproximadamente 3D, lo que posibilita, con un buen nivel de nitidez de imagen, el reconocimiento de objetos situados a distancias entre treinta y tres centímetros hasta el infinito.

Krzysztof Grabowiecki, coordinador del proyecto, nos habla de sus resultados y de los planes para seguir desarrollando la tecnología LIGHTSWORDS.

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¿Cuáles son los objetivos principales del este proyecto?

Nuestro objetivo es desarrollar la tecnología necesaria para fabricar una estructura óptica innovadora denominada Lightswords, así como de prepararla para la fase de producción. Esta tecnología se basa en una estructura óptica asimétrica, lo que implica que las lentes poseen una profundidad de enfoque ampliada y que las zónulas de Zinn podrían reemplazarse con lentes cristalinas a fin de adaptar la visión a las necesidades específicas.

Con una única lente, este tipo de pacientes podría observar objetos a varias distancias sin una pérdida significativa de agudeza visual

Estos mecanismos son fundamentales para resolver los problemas que afectan a los pacientes que padecen presbicia. Con una única lente, este tipo de pacientes podría observar objetos a varias distancias sin una pérdida significativa de agudeza visual, aunque el resultado, en el caso de distancias largas, sería ligeramente peor que el obtenido con lentes de enfoque fijo.

La teoría que sustenta la tecnología LIGHTSWORDS se formuló hace aproximadamente veinte años, aunque entonces no hubo aplicaciones físicas debido a las dificultades aparejadas a la fabricación de lentes: pequeña curvatura con una variación continua alrededor del eje y pasos pequeños y bruscos. Nuestra tarea consistió en encontrar la tecnología adecuada, capaz de satisfacer al menos las restricciones teóricas asociadas a la fabricación, así como en poner en marcha una línea piloto de producción a gran escala.

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Han realizado ensayos con tres tecnologías diferentes. ¿Ha habido alguna que sobresalga? ¿De qué manera?

Efectivamente, se utilizaron tres tecnologías (cuatro si se cuentan las combinaciones) para analizar la posible producción de las lentes LIGHTSWORDS: micromecanizado regular de una única lente utilizada con frecuencia en prácticas industriales micromecanizado con posible aplicación de modelos de datos de entidades para troquelería de moldes (tecnología de inyección); tecnología de litografía por láser para estampado de moldes (tecnología de impresión en caliente); y micromecanizado para estampado de moldes (tecnología de impresión en caliente).

En última instancia, se consideró que la mejor solución era el micromecanizado para estampado de moldes. Se fabricó un juego de formas con la precisión requerida por el consorcio, para posteriormente producir y caracterizar el primer lote de pruebas de inyección de lentes. Para la caracterización óptica, se configuró el banco de pruebas para simular la visión del ojo humano. Se colocaron cuatro objetos a distancias distintas (de 0,33 metros a 3 metros) del «ojo presbiope artificial», el cual es básicamente una lente que se enfoca a una distancia fija. Observamos la corrección visual teórica que habíamos anticipado inicialmente: en lugar de tener un único objeto nítido rodeado de objetos borrosos, el ojo artificial corregido con lentes LIGHTSWORDS era capaz de ver los cuatro objetos con una nitidez visual satisfactoria, aunque no óptima.

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¿Cuáles fueron las principales dificultades encontradas y cómo se resolvieron?

La mayor dificultad fue satisfacer niveles de tolerancia reducidos (micras o incluso submicras) para la fabricación, a fin de conseguir cierto grado de suavidad y a la vez mantener la rigidez y la forma habitual de una lente. Más concretamente, la aplicación de litografía por láser en escala de grises para la fotorresistencia gruesa no fue sencilla. La tecnología de fotorresistencia gruesa o profunda no está lo suficientemente avanzada, por lo que únicamente logramos avances parciales en este sentido. Finalmente, tuvimos que optar por un diseño «semirrefractivo» de la estructura óptica, y logramos nuestros objetivos mediante la aplicación de técnicas de micromecanizado.

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¿En qué difieren sus lentes plásticas de otras lentes disponibles actualmente en el mercado?
Lo principal es que con nuestra lente única alguien que observa una escena puede beneficiarse de una profundidad de campo extendida

Lo principal es que con nuestra lente única alguien que observa una escena puede beneficiarse de una profundidad de campo extendida. Nuestro diseño primario se basa en una potencia óptica 0-3D, lo que quiere decir que la profundidad del campo se extiende desde los treinta y tres centímetros (distancia habitual de lectura) hasta el infinito. El concepto de corrección utiliza diversas estructuras ópticas: bifocal, micro-orificio, asférico. Sin embargo, la mayor parte de ellas requieren movimientos axiales del ojo, mientras que en el caso de la LSOE, el eje de visión permanece inalterado.

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El proyecto concluye este mes. ¿Cumple la tecnología desarrollada sus expectativas originales?

En principio sí, ya que la tecnología está lista para comenzar la producción en fase piloto. También estamos desarrollando una configuración de prueba específica para evaluar las características ópticas y geométricas de las lentes.

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¿Tienen planes una vez acabe el proyecto?

Sí. Ahora que hemos desarrollado una lente real que puede ser evaluada por oftalmólogos en clínicas y probada por investigadores especializados en la adquisición mental de imágenes, diversos expertos han expresado su interés en las lentes de contacto e intraoculares. Sin embargo, es necesario utilizar materiales innovadores para afrontar estos desafíos.

En paralelo, quisiéramos desarrollar ciertas técnicas con cámara CCD para conseguir que las operaciones focales sean libres e incluyan la medición de distancias (telémetro) y condiciones exigentes de iluminación. Esto requeriría el desarrollo de plataformas informáticas sofisticadas y la configuración de componentes que permitan la obtención de imágenes a tiempo real. Actualmente se trabaja en dichos conceptos. Comenzaremos a trabajar en diseños de gafas de protección en las que integraremos nuestras lentes, en un proyecto que intentaremos obviamente financiar con nuevos fondos europeos.

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¿Qué impacto anticipa usted a nivel de mercado? ¿Ha habido fabricantes de lentes que hayan mostrado interés en la producción a gran escala de sus lentes?

La incidencia en el mercado podría ser considerable puesto que las lentes se caracterizan por su bajo precio y alta funcionalidad inherente. El impacto podría ser aún mayor si se consideran las lentes de contacto o lentes intraoculares, aunque es necesario esperar a los resultados clínicos, incluidas las restricciones relacionadas con determinadas disfunciones del ojo humano. También consideramos que podría aplicarse la denominada solución de visión artificial para análisis de escenas en 3D o para una adquisición de imágenes mejor y más rápida. Cosas como la visión nocturna o la valoración espectral de la escena observada podrían considerarse si se aprovechan las características difractivas de las lentes asimétricas.

Hemos observado interés por parte de entidades relevantes en los mercados oftálmicos y de desarrollo de cámaras, aunque todavía es demasiado pronto para revelar más información.