Badanie ruchów Browna pokazuje, że prawdziwe łzy są bardziej lepkie niż sztuczne – Physics World

Badanie ruchów Browna pokazuje, że prawdziwe łzy są bardziej lepkie niż sztuczne – Physics World

Znacznik czasu: 11 sierpnia 2023 8:00

Zbliżenie oka osoby ze łzami w oczach
(Dzięki uprzejmości: iStock/leonovo)

Naukowcy z Uniwersytetu Kraju Basków (UPV/EHU) w Hiszpanii rzucili nowe światło na lepkosprężyste zachowanie ludzkich łez, wykazując, że prawdziwe łzy są znacznie bardziej złożone niż sztuczne łzy i krople do oczu stosowane w ich miejsce. Praca ta może pomóc klinicystom w lepszym zrozumieniu takich schorzeń, jak zespół suchego oka, i może pomóc w opracowaniu dostosowanych do indywidualnych potrzeb metod leczenia.

W badaniu naukowcy monitorowali ruch Browna cząstek wielkości mikronów w zdrowych ludzkich łzach. Aby śledzić ten ruch, zbadali, w jaki sposób światło odbija się od cząstek, co jest techniką znaną jako dynamiczne rozpraszanie światła. Na podstawie tych danych uzyskali informacje na temat lepkości cieczy (natężenia przepływu), a także jej elastyczności i stabilności. Badali także zachowanie cieczy pod wpływem naprężeń, np. spowodowanych mruganiem okiem.

Zespół odkrył, że właściwości lepkosprężyste ludzkich łez zależą od stężenia i wielkości znajdujących się w nich cząsteczek kwasu hialuronowego. Lepkość ludzkich łez jest o 50% większa niż czystej wody i porównywalna z lepkością sztucznych łez zawierających 0.1% kwasu hialuronowego.

Ma zastosowanie do innych biopłynów

Naukowcy pracowali nad tym projektem w Instytucie Struktury Materii (IEM-CSIC) w Madrycie przez ostatnie dwa lata, a dynamiczne rozpraszanie światła po raz pierwszy zastosowali w poprzednim projekcie „The Puzzle of Monogamous Marriage” z udziałem cząstek polistyrenu w roztworach wodnych. „Inspiracja do niniejszego projektu pojawiła się podczas prezentacji techniki na Uniwersytecie im POLIMAT centrum w San Sebastian” – wyjaśnia Juan F Vega, główny autor niniejszego badania i członek eksperymentalna grupa okulistyki w UPV/EHU. „To właśnie podczas tego wydarzenia miałem okazję nawiązać kontakt z badaczami zajmującymi się okulistyką, którzy wyrazili duże zainteresowanie badaniem właściwości sztucznych i ludzkich łez. Dlatego razem z moją koleżanką Arantxą Acera postanowiliśmy zainicjować wspólny wysiłek.

dynamiczne rozpraszanie światła (DLS) do badania cieczy poprzez świecenie światła w celu rozproszenia zawieszonych cząstek oraz metody reologiczne mierzące lepkość i tolerancję cieczy na naprężenia
Badanie objętości cieczy w mikroskali, takich jak łzy i krople do oczu, wymaga nowych metod. Autorzy połączyli dwie powszechnie stosowane metody i dostosowali je do zastosowania w mikroskali: dynamiczne rozpraszanie światła (DLS) do badania cieczy za pomocą świecącego światła w celu rozproszenia zawieszonych cząstek oraz metody reologiczne, które mierzą lepkość i tolerancję na naprężenia cieczy poprzez wytworzenie przepływu pod wpływem o różnych geometriach, takich jak płyty lub stożki. Dzięki uprzejmości: Juan F. Vega i Itxaso Calafel

Zdaniem Vegi ta sama technika może pomóc badaczom w zrozumieniu innych materiałów. „Wykorzystując tę ​​technikę do badania właściwości i zachowania łez, możemy ogólnie poszerzyć naszą podstawową wiedzę na temat biopłynów” – mówi. „Może to prowadzić do głębszego zrozumienia złożoności i dynamiki płynów biologicznych, otwierając możliwości badań i postępu w różnych dziedzinach wykraczających poza okulistykę, takich jak biomateriały, systemy dostarczania leków i procesy fizjologiczne”.

Vega twierdzi na przykład, że badania mogą pomóc naukowcom w opracowaniu kropli do oczu o odpowiednich właściwościach stabilności, smarowania i nawilżania, dostosowanych do patologii lub stanu oczu pacjenta. „Ostatecznie celem tej pracy jest poprawa komfortu i dobrego samopoczucia osób doświadczających takich objawów, jak te związane z zespołem suchego oka” – mówi.

Ulepszanie sztucznych łez

Członkowie zespołu UPV/EHU skoncentrują się na dwóch kluczowych obszarach przyszłych badań. Pierwszym z nich jest zbadanie bardziej złożonych receptur dostępnych na rynku sztucznych łez. „Analizując szczegółowo te płyny, naszym celem jest uzyskanie wszechstronnego zrozumienia ich składu i sposobu, w jaki oddziałują ze środowiskiem oka” – mówi Vega Świat Fizyki. „Takie badania dostarczą nam cennych informacji na temat skuteczności i ograniczeń tych produktów oraz pozwolą nam zidentyfikować obszary wymagające ulepszeń i optymalizacji.”

Kiedy już zrozumieją właściwości i wady dostępnych na rynku sztucznych łez, następnym krokiem będzie zaprojektowanie nowych, laboratoryjnie opracowanych „mimetyków” łez o właściwościach bardziej podobnych do zdrowych łez.

Niniejsza praca jest szczegółowo opisana w: Fizyka płynów.

Znak czasu:

Więcej z Świat Fizyki