Rund 33 Prozent der Kinder und Jugendlichen über fünf Jahre sind aktuell weltweit kurzsichtig. Einige sprechen bereits von einer „Pandemie der Myopie“. Wissenschaftlichen Studien zufolge könnte ihr Anteil bis 2050 um rund sieben Prozentpunkte steigen. Mit zunehmendem Alter könnten mehr als 740 Millionen Kinder damit auch an den möglichen Spätfolgen einer Kurzsichtigkeit, der Myopie, leiden: Netzhautablösungen, grauem Star oder Makula-Degeneration. Um nicht nur das Sehvermögen zu korrigieren, sondern auch dem Voranschreiten der Kurzsichtigkeit und möglichen Folgeerkrankungen entgegenzuwirken, gibt es in speziellen Brillengläsern für Kinder bereits Mikrolinsen: Durch einen überlagernden Brennpunkt in der Peripherie verlangsamen sie das Längenwachstum des Augapfels, das die Myopieprogression auslöst.
Mikrolinse durch Laser
Eine neue Methode, mit der sich Mikrolinsen kostengünstiger und individualisiert herstellen lassen, haben Forscher des Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS entwickelt. Beim Laser Swelling werden Kunststoffe, die für Brillengläser benutzt werden, mit einem fokussierten Infrarot-Laser bestrahlt. Der Laser, der als lokale Wärmequelle fungiert, regt dabei Wassermoleküle an, die im Polymer enthalten sind. Durch die Bewegung der Moleküle entsteht ein innerer Druck, der sich nur nach oben entladen kann. Entsprechend bildet sich eine Wölbung auf der Oberfläche, die auch nach der Bestrahlung bleibt: eine Mikrolinse.
Individueller Zuschnitt auch auf kleine Brillenträger
„Da sich der Laserstrahl sehr präzise auf Oberflächen positionieren lässt, können wir deutlich kleinere Mikrolinsen herstellen als mit dem bisherigen Verfahren“, erklärt Prof. Thomas Höche, Initiator der Technologie und Leiter des Geschäftsfelds Optische Materialien und Technologien am Fraunhofer IMWS. „So lassen sich die Mikrolinsen auf Brillengläsern sehr flexibel anordnen – und können damit individuell auch auf kleine Brillenträger zugeschnitten werden.“ Neben der Individualisierung berge das Laser Swelling weitere entscheidende Vorteile im Vergleich zur bisherigen Produktionsweise. Beim bisher angewandten Spritzgussverfahren werde das Polymer in eine Matrize aus Glas oder Metall gedrückt und anschließend wieder aus der Form gelöst. Dieses Vorgehen sei nicht nur aufwendig, auch die Werkzeuge müssten gereinigt und mit der Zeit ausgetauscht werden. Beim Laser Swelling sei hingegen kein Werkzeug nötig, das Verfahren arbeite berührungslos. Da kein Material abgetragen werde, entstehe auch kein Mikroplastik.
Einsatz auch in kompakten Mikroskopen
„Mit dem Laser Swelling sind wir zudem sehr flexibel, was die Größe der Mikrolinsen betrifft sowie ihre Form. Von sphärisch über asphärisch bis hin zu Zylinderlinsen ist alles realisierbar“, so Höche. Eingesetzt werden könne Laser Swelling laut Höche in diversen Bereichen, etwa zur Erzeugung von Mikrolinsen auf Intraokularlinsen, für Mikrofluidik-Komponenten, zur Verbesserung der Hafteigenschaften von Polymeroberflächen oder für kompakte Mikroskope. Zudem ließen sich Medizinprodukte wie Spritzen mithilfe Laser Swelling dezent markieren: Medikamente oder Vakzine könnten zum Beispiel mit einem Code versehen werden, der eine Tracking-Nummer enthalte und mit der geeigneten Beleuchtung sichtbar werde. So könnte er darüber Aufschluss geben, ob es sich um ein Originalprodukt handelt. Derzeit läuft die Suche nach industriellen Verwertungsmöglichkeiten. Für ihre Technologie haben Höche und sein Team weltweit Schutzrechte angemeldet. Den Fokus legen sie derzeit nach wie vor auf die Brillenglasindustrie. Die Vision sei eine individualisierte Sehhilfe, die sich auf den Bedarf bestimmter Berufsgruppen zuschneiden lasse.
Quelle: idw/Fraunhofer IMWS
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