Brownsk rörelsestudie visar att riktiga tårar är mer trögflytande än konstgjorda - Physics World

Brownsk rörelsestudie visar att riktiga tårar är mer trögflytande än konstgjorda - Physics World

Tidsstämpel: 11 augusti 2023 8:00

Närbild av en persons öga med tårar i
(Med tillstånd: iStock/leonovo)

Forskare vid universitetet i Baskien (UPV/EHU), Spanien har kastat nytt ljus över det viskoelastiska beteendet hos mänskliga tårar, och visat att riktiga tårar är mycket mer komplexa än de konstgjorda tårar och ögondroppar som används för att ersätta dem. Arbetet kan hjälpa läkare att bättre förstå tillstånd som torra ögonsyndrom och kan hjälpa till att utveckla skräddarsydda behandlingar.

I studien övervakade forskarna den Brownska rörelsen av mikronstora partiklar i friska mänskliga tårar. För att spåra denna rörelse undersökte de hur ljuset reflekteras från partiklarna, en teknik som kallas dynamisk ljusspridning. Från dessa data fick de information om vätskans viskositet (hastigheten med vilken den strömmar) samt dess elasticitet och stabilitet. De studerade också vätskans beteende under påfrestningar som de som orsakas av att blinka med ögat.

Teamet fann att de viskoelastiska egenskaperna hos mänskliga tårar beror på koncentrationen och storleken av molekyler av hyaluronsyra i dem. Viskositeten för mänskliga tårar är 50 % högre än för rent vatten och jämförbar med den för konstgjorda tårar som innehåller 0.1 % hyaluronsyra.

Gäller andra biovätskor

Forskarna har arbetat med detta projekt vid Institute of Structure of Matter (IEM-CSIC) i Madrid under de senaste två åren och använde först dynamisk ljusspridning i en tidigare studera involverar polystyrenpartiklar i vattenlösningar. “Inspirationen till det aktuella projektet dök upp under en presentation om tekniken på POLYMAT center i San Sebastian”, förklarar Juan F Vega, huvudförfattaren till den här studien och medlem i experimentell oftalmo-biologigrupp vid UPV/EHU. "Det var under det här evenemanget som jag fick möjlighet att få kontakt med forskare inom oftalmologi som uttryckte ett stort intresse för att studera egenskaperna hos konstgjorda och mänskliga tårar. Tillsammans med min kollega Arantxa Acera beslutade vi därför att inleda ett samarbete.”

dynamisk ljusspridning (DLS) för att studera vätskor genom att skina ljus för att sprida bort de suspenderade partiklarna, och reologiska metoder som mäter vätskors viskositet och stresstolerans
Att studera volymer av vätskor på mikroskalan, som tårar och ögondroppar, kräver nya metoder. Författarna kombinerade två vanliga metoder och anpassade tillämpa dem på mikroskalan: dynamisk ljusspridning (DLS) för att studera vätskor genom att skina ljus för att sprida bort de suspenderade partiklarna, och reologiska metoder som mäter vätskors viskositet och stresstolerans genom att skapa flöde under olika geometrier såsom plattor eller koner. Med tillstånd: Juan F. Vega och Itxaso Calafel

Enligt Vega skulle samma teknik också kunna hjälpa forskare att förstå andra material. "Genom att använda den här tekniken för att utforska egenskaperna och beteendet hos tårar kan vi utöka vår grundläggande kunskap om biovätskor i allmänhet", säger han. "Detta kan leda till en djupare förståelse av komplexiteten och dynamiken hos biologiska vätskor, vilket öppnar vägar för forskning och framsteg inom olika områden bortom oftalmologi, såsom biomaterial, läkemedelsleveranssystem och fysiologiska processer."

Som ett exempel säger Vega att forskningen kan hjälpa forskare att utveckla ögondroppar med rätt stabilitet, smörjning och fuktgivande egenskaper för en patients ögonpatologi eller tillstånd. "I slutändan syftar detta arbete till att förbättra komforten och välbefinnandet för individer som upplever symtom som de som är förknippade med torra ögonsyndrom", säger han.

Förbättring av konstgjorda tårar

UPV/EHU-teammedlemmarna kommer att fokusera på två nyckelområden för framtida forskning. Den första är att utforska mer komplexa formuleringar av kommersiella konstgjorda tårar. "Genom att analysera dessa vätskor i detalj strävar vi efter att få en heltäckande förståelse för deras sammansättning och hur de interagerar med den okulära miljön", säger Vega Fysikvärlden. "Sådana studier kommer att ge oss värdefulla insikter om effektiviteten och begränsningarna för dessa produkter och kommer att göra det möjligt för oss att identifiera områden för förbättring och optimering."

När de väl förstår egenskaperna och bristerna hos kommersiella konstgjorda tårar, tillägger han, kommer nästa steg att vara att designa nya labbformulerade tår-"härmar" med egenskaper som mer liknar friska tårar.

Det aktuella arbetet är detaljerat i Fysik för vätskor.

Tidsstämpel:

Mer från Fysikvärlden