SciTec-Dozent Markus Leicht im opti-Gespräch

Smarte Kontaktlinsen, die nicht nur eine Fehlsichtigkeit korrigieren, sondern wichtige weitere Aufgaben übernehmen, sind schon bald keine Vision mehr. In Zukunft werden das Screening von Körperfunktionen und auch das Einspielen digitaler Informationen und Anwendungen möglich sein.

Was diese digitalisierten Produkte vermutlich leisten werden und welche Auswirkungen sie auf den Augenoptiker und Optometristen haben, beleuchtet Markus Leicht, Dozent und Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachbereich SciTec an der Ernst-Abbe-Hochschule in Jena, in diesem Interview für die opti.

Verheißungsvolle Ausblicke: Smarte Kontaktlinsen mit medizinischen Features - Forschung an der Generation 4.0

opti: Herr Leicht, Sie forschen am Puls der Zeit. Bitte geben Sie uns einen Ausblick in die Welt der digitalisierten Kontaktlinse.

Markus Leicht: Im Moment gibt es eine Vielzahl industrieller und universitärer Forschungsgruppen, die sich auf diesen Schwerpunkt konzentrieren, weshalb ich mich gerne auf drei Bereiche beschränken möchte.

Das erste Produkt, das bereits CE-zertifiziert ist, über eine FDA-Zulassung für die USA verfügt und somit vertrieben werden dürfte, ist das Sensimed Triggerfish-System der Schweizer Sensimed AG.

Hier handelt es sich um eine weiche Silikon-Einweg-Kontaktlinse, die in der Lage ist, den Augeninnendruck zu messen. Ähnlich wie bei einem Langzeit-EKG kann das kontinuierliche Monitoring über 24 Stunden durchgeführt werden. Die Linse misst alle fünf Minuten für 30 Sekunden den intraokularen Druck (IOD) am Tag und auch in der Nacht.

"Wir brauchen lückenlose Erkenntnisse zum Verlauf des IOD-Tageszeitprofils"

Das ist sehr vorteilhaft, denn erfahrungsgemäß schwankt der Augeninnendruck gerade bei Glaukom-Patienten über den Tageszeitverlauf deutlich. Vor allem nachts ist der IOD erhöht, einem Zeitpunkt, zu welchem kein Augenoptiker oder Arzt im ambulanten Alltag eine Druckmessung durchführt.

Mit lückenlosen Erkenntnissen zum Verlauf des IOD-Tageszeitprofils lassen sich Wirkungszusammenhänge zwischen glaukomatösen Schäden und dem Augeninnendruck besser verstehen und resultierend bestehende Therapieformen optimiert einsetzen.

Zurzeit prüft der Hersteller das System noch in ausgewählten Forschungszentren über Studien am Menschen. Im Vordergrund stehen die weitere Validierung der Methodik und die Klärung der Verträglichkeit in der Anwendung. Erst danach kann es zur freien Vermarktung kommen.

Der Ansprechpartner für dieses Produkt ist der behandelnde Arzt, da es sich um eine einfach anzupassende diagnostische Linse handelt, die lediglich für einen eingeschränkten Zeitraum am Auge getragen wird.

"Eine hydrogele Kontaktlinse, die ein elektrochemisches Verfahren nutzt"

opti: Der Einsatz am Patienten liegt hier also nicht in allzu weiter Ferne. Von welchen spannenden Entwicklungen können Sie uns noch berichten?

Leicht: Ein weiteres medizinisches Forschungsfeld im Bereich smarter Kontaktlinsen ist die Messung des Zuckerspiegels von Diabetikern über den Tränenfilm. Auch hier bietet sich eine Kontaktlinse als Träger der notwendigen Technik an.

Weltweit bemühen sich verschiedene Forschungsgruppen um ein einsetzbares System, das den schmerzhaften Stich in den Finger zur Bestimmung des Blutzuckerspiegels ersetzt. Google entwickelt zusammen mit dem Schweizer Pharmakonzern Novartis eine hydrogele Kontaktlinse, die ein elektrochemisches Verfahren nutzt.

Hierbei wird die im Tränenfilm vorliegende Glukose durch Reaktion mit einem Enzym in einen schwachen elektrischen Strom an einem Sensor innerhalb der Kontaktlinse umgewandelt. Der erzeugte Strom korreliert mit dem Glukoselevel: Je größer der fließende Strom, desto höher ist die Konzentration an Glukose.

"Gut vorstellbar, dass die Anpassung der Linse der Augenoptiker vornimmt"

Dieses Verfahren liefert nach heutigem Stand der Forschung die höchste Sensitivität und Spezifität. Die Vorarbeiten für diese Entwicklung leistete ein Team an der Universität von Washington. Laut Novartis-Chef Joseph Jimenez soll das Produkt bereits 2019 marktreif sein.

Zu beachten bleibt jedoch, dass es einen Zeitversatz von 10 bis 20 Minuten zwischen dem Zuckerspiegel im Blut und dem in der Tränenflüssigkeit gibt. Das stellt für den Diabetes-Patienten natürlich einen weitreichenden Nachteil der Methodik dar, da die verspätete Meldung einer Über- oder Unterzuckerung fatale Folgen haben kann.

Im Gegensatz zur IOD-Kontaktlinse würde diese Kontaktlinse kontinuierlich getragen und in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden. Von den bestehenden Stolpersteinen im momentanen Stadium der Entwicklung abgesehen, ist es vorstellbar, dass die Anpassung der Linse und auch eine regelmäßige Verlaufskontrolle durchaus der Augenoptiker oder Optometristen vornimmt. Natürlich in enger Abstimmung mit dem involvierten Facharzt, der für die diagnostische Auswertung der erhobenen Daten zuständig ist.

"Klingt in den Ohren großer Unternehmen und Konzerne nach rentabler Zukunftsmusik"

opti: Wie sehen die Weiterentwicklungen von Datenbrillen aus? Gibt es bereits Kontaktlinsen mit Display-Funktion? Wie weit ist die Wissenschaft hier schon?

Leicht: Eine Forschungsgruppe der Universität Washington hat tatsächlich eine Kontaktlinse mit integriertem Display entwickelt. Momentan ist der begrenzende Faktor die Energieversorgung, weshalb dieser Prototyp bisher nur mit maximal acht Pixel arbeitet.

Darüber hinaus müssten die Bildinhalte, die in der Kontaktlinse erzeugt werden, über eine dahinter liegende Optik auf die Netzhaut fokussiert werden. Die akkommodative Leistungsfähigkeit des Nutzers genügt hier natürlich nicht, um auf digitale Inhalte auf Höhe der Hornhautvorderfläche zu fokussieren.

Für die Darstellung komplexer Inhalte per Kontaktlinse ist in jedem Fall eine weitaus höhere Pixelzahl notwendig. Unterwegs ins Internet gehen, die Linse als Navigationssystem im Auto nutzen, Textnachrichten lesen, tief in die virtuelle Welt eines Computerspiels eintauchen und sich als Teil davon fühlen, das klingt in den Ohren großer Unternehmen und Konzerne nach rentabler Zukunftsmusik und hat bereits zur Anmeldung verschiedenster weiterer Patente geführt. Ob die Integration eines hochauflösenden Displays technisch jemals realisierbar sein wird, steht momentan noch in den Sternen.

"Kontaktlinsen als Medikamentenreservoirs"

Neben den drei vorgestellten Zukunftsprojekten gibt es noch weitere Ansätze zur Aufwertung der Kontaktlinse. So wird zum Beispiel an vergrößernden Optiken innerhalb von Kontaktlinsen für Low-Vision-Patienten gearbeitet. Ebenso groß ist das Bemühen, Kontaktlinsen als Medikamentenreservoirs nutzen zu können.

Und hier schließt sich der Kreis. Die thematisierten diagnostischen Kontaktlinsen könnten rein hypothetisch genutzt werden, um einen geschlossenen Kreislauf zu gewährleisten, nämlich eine lückenlose Diagnostik mit gleichzeitiger medikamentöser Versorgung. Sehr spannende Forschungsbereiche, die man weiter im Auge behalten sollte.

opti: Herr Leicht, wir bedanken uns für das Gespräch.

Noch mehr Informationen zu dieser Thematik bietet Markus Leicht über eine Vortragsreihe an:

  • 19. Augenoptisches Kolloquium (Jena) - 29.10.2016
  • 15. SPECTARIS Trendforum (Berlin) - 07.11.2016
  • 72. SBAO-Fachtagung (Bern) - 20.03.2017

Zur Person

Markus Leicht ist Dozent und Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachbereich SciTec an der Ernst-Abbe-Hochschule in Jena

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