Nhà phát minh người Ý Leonardo da Vinci (1452-1519) đã thử nghiệm khả năng thay đổi quang học mắt người bằng cách cho nước tiếp xúc trực tiếp với giác mạc, một thử nghiệm đầu tiên làm kính áp tròng. Nhưng nhân loại phải đợi hơn 400 năm, khi kính áp tròng thực tế xuất hiện cho con người có thể sử dụng.

Có rất nhiều tranh cãi về việc ai là người đã sử dụng kính áp tròng đầu tiên, nhưng các mẫu kính áp tròng xuất hiện sớm nhất vào khoảng từ năm 1887 đến năm 1888. Lúc đó, ngay cả  Sir Arthur Conan Doyle cũng bị hấp dẫn bởi những chiếc kính áp tròng đến mức quyết định cho nhân vật trong tiểu thuyết nổi tiếng của mình, thám tử tư Sherlock Holmes sử dụng để cải trang.

Những mắt kính áp tròng đầu tiên, được làm bằng thủy tinh khá cồng kềnh, nặng và nguy hiểm ở trạng thái ban đầu dần được chuyển đổi qua các lựa chọn poly (metyl methacrylate) không xốp, cứng và cuối cùng là những mắt kính mềm hơn được làm từ silicone hydrogel.

Kể từ lần đầu tiên xuất hiện cho đến nay, kính áp tròng vượt qua một chặng đường dài, ngày càng trở nên cần thiết, thoải mái hơn và đang được các nhà khoa học phát triển thêm các chức năng mới. Theo quan điểm này, công nghệ đã thúc đẩy kính áp tròng tiến vào giai đoạn mới. Đó là kính áp tròng thông minh, loại kính đang trở nên phổ biến sau thông báo của Google năm 2014.

 

Trong trường hợp này, thuật ngữ “thông minh” dùng để chỉ các thiết bị đeo không chỉ sửa chữa các khiếm khuyết về thị lực mà còn có khả năng phát hiện và theo dõi các thông số cụ thể, chẳng hạn như nhãn áp, góc chuyển động của mắt, những thông tin về thị giác hoặc thậm chí là mức đường trong nước mắt.

Kính áp tròng trong 20 năm qua dù có nhiều tiến bộ nhưng vẫn tồn tại một số hạn chế cần khắc phục. Những người thường xuyên sử dụng kính áp tròng thường gặp phải “hội chứng khô mắt”. Đây là một bệnh với các triệu chứng khác nhau như cảm giác nóng rát, ngứa, nặng và mỏi mắt, mờ mắt, v.v. Nguyên nhân có thể do kém chất nhờn và thiếu độ ẩm trên bề mặt mắt.

Khi sử dụng kính áp tròng, “hội chứng khô mắt” được cho là độ ẩm bay hơi qua thấu kính nhanh hơn so với màng nước mắt bình thường khi không sử dụng. Hiện tượng này khiến mắt bị khô một phần, dẫn đến khó chịu hoặc trong trường hợp xấu hơn, gây ra các vết thương và viêm giác mạc.

Mặc dù trên thế giới biết rất rõ nhược điểm này, có thể gây ra giảm thị lực nhanh chóng, nhưng đến nay chỉ có một số cải tiến nhằm tăng khả năng giữ nước trong kính áp tròng. Đây cũng là nghiên cứu mà Giáo sư Matsuhiko Nishizawa và các đồng nghiệp tại Đại học Tohoku, Nhật Bản thực hiện nhằm tìm ra giải pháp giải quyết vấn đề.

Trong bài báo của nhóm nghiên cứu, được xuất bản trên tạp chí Công nghệ Vật liệu Tiên tiến “Advanced Materials Technologies”, các nhà khoa học Nhật Bản giới thiếu đưa ra giải pháp ban đầu, đề xuất một loại kính áp tròng mềm có tác dụng chống mất nước nhờ dòng điện cảm ứng (EOF), tạo ra chuyển động dung môi đối lưu nhờ điện áp.

 Tạo điện áp trên hydrogel được cố định tích điện tạo ra sự di chuyển điện của các ion ngược chiều, hình thánh dòng nước ròng giúp duy trì độ ẩm trên mắt.

 Trọng tâm của công trình nghiên cứu là phát triển và tối ưu hóa hydrogel tích điện cố định tạo dòng EOF. Vật liệu mới được tổng hợp bằng cách đồng trùng hợp ba monome khác nhau: 2 ‐ hydroxyethyl methacrylate (HEMA), metyl methacrylate (MMA) và axit metacrylic (MA), trong khi điện áp được tạo ra bởi pin tương thích sinh học (pin Mg / O2 và fructose / Pin enzym O2), gắn trực tiếp trên kính áp tròng. Điện áp gây ra sự di chuyển điện tích của các ion ngược dấu lên các điện tích cố định của hydrogel và tạo ra dòng nước ròng, hình thành hiệu ứng tự giữ ẩm.

Đây là một giải pháp thú vị để ngăn ngừa “hội chứng khô mắt”, nhưng vẫn còn thách thức và các tác giả công trình đặt ra những mục tiêu mới. Những nỗ lực nghiên cứu trong tương lai tập trung vào việc phát triển các hydrogel mới, hoạt động ở dòng điện nhỏ hơn.

Các nhà khoa học cũng đưa ra ý tưởng cấu trúc thiết kế mới của vật liệu, kết hợp sử dụng hydrogel tích điện và không tích điện để kiểm soát vùng được dưỡng ẩm, nâng cao hơn nữa hiệu quả khả năng chống mất nước trong mắt.

Công trình này nếu ứng dụng thành công, có thể đặt nền móng cho một thế hệ kính áp tròng mới và mở đường cho những ứng dụng mới như phân phối thuốc trong nhãn khoa, chữa trị những bệnh mãn tính trong mắt.

Giáo sư Nishizawa nhấn mạnh: “Hiện tại, kính áp tròng gây khô mắt, nhưng trong tương lai có thể phải đeo kính áp tròng để ngăn ngừa bệnh này và một số bệnh về mắt khác. Chúng tôi vẫn chưa thể dự đoán được tương lai của kính áp tròng thông minh sẽ ra sao, nhưng có rất nhiều kỳ vọng”.