LASER DI DALAM LENSA KONTAK

Tekanan di dalam mata adalah angka kunci untuk mendiagnosis dan menangani glaukoma. Namun, tekanan itu hanya diukur oleh tenaga medis, saat kunjungan ke klinik. Pengukuran sesekali itu melewatkan naik-turun yang terjadi sepanjang hari — naik-turun yang menurut para penulis sangat penting untuk diagnosis dan pengobatan yang akurat.

Lensa kontak adalah tempat yang wajar untuk sensor yang bekerja terus-menerus: lensa itu menempel di mata, dan makalah ini mencatat bahwa lebih dari 140 juta orang sudah memakainya. Lensa lunak mengikuti bentuk kornea, yang menggembung sangat sedikit saat tekanan naik — regangan sekitar 0,1% untuk beberapa milimeter air raksa (mmHg), resolusi yang dibutuhkan dokter. Mengukur regangan sekecil itu di dalam sepotong plastik tipis dan bening adalah bagian yang sulit.

Batas menghitung garis-garis

Beberapa sensor optik membaca regangan lensa dari sebuah pola teratur — kisi (grating), kristal fotonik, dua kisi yang bertumpuk — yang jaraknya berubah saat lensa meregang. Sergei Ivanov, Ilia Fradkin, dan rekan-rekan di pusat riset XPANCEO di Dubai menunjukkan satu kendala mendasar: presisi sensor semacam itu dibatasi oleh jumlah pengulangan dalam pola, sebuah konsekuensi dari prinsip ketidakpastian. Pada beberapa milimeter yang tersedia di sebuah lensa, batas itu terlalu dekat dengan yang dibutuhkan.

Gagasan mereka adalah membaca hal lain: warna sebuah laser.

Laser yang bisa meregang

Tim ini membuat laser umpan balik terdistribusi (distributed-feedback laser): lapisan pewarna organik bernama F8BT, setebal sekitar 300 nanometer, dengan permukaan bergelombang setiap 335 nanometer. Gelombang-gelombang itu berperan sebagai cermin laser. Saat disinari pulsa pendek cahaya hijau, lapisan itu memancarkan garis cahaya kuning-hijau yang sangat sempit di sekitar 570 nanometer, yang keluar hampir tegak lurus ke atas.

Panjang gelombang garis itu ditentukan oleh jarak antargelombang. Regangkan lensa, jaraknya bertambah, dan garis bergeser ke arah merah. Keunggulannya bukan respons yang lebih besar — bagian itu biasa saja — melainkan garis yang jauh lebih sempit, yang lebarnya tidak bergantung pada ukuran kisi. Garis yang lebih sempit, pada prinsipnya, dapat ditentukan letaknya dengan jauh lebih teliti.

Kisi ditulis dengan sinar ultraviolet dalam satu kali paparan, disalin ke dalam pewarna, lalu diapungkan ke atas lensa silikon lunak pada suhu ruang, tanpa lem atau tekanan. Para penulis menyatakan proses ini cocok untuk produksi massal lensa sekali pakai.

Uji coba pada mata palsu

Untuk menguji perangkat ini, mereka membuat mata buatan: membran silikon berbentuk kornea dan sklera, di atas ruang yang diberi tekanan oleh jarum suntik bermotor, dengan minyak silikon sebagai pengganti air mata. Korneanya naik sekitar 150 mikrometer pada 40 mmHg, dan para penulis menunjukkan bahwa ia berubah bentuk pada skala yang sama dengan mata sungguhan — sambil menegaskan bahwa ini model yang sangat disederhanakan.

Dengan bidang laser ditempatkan dekat tepi kornea, tempat lensa paling meregang, mereka menaikkan tekanan hingga 45 mmHg lalu menurunkannya kembali, satu kali. Garis laser bergeser ke arah merah seiring naiknya tekanan, sebesar 0,027 nanometer per mmHg. Pada sepuluh titik kalibrasi, hasil bacaan menyimpang dari garis lurus rata-rata 1,2 mmHg — orde presisi yang dibutuhkan untuk pemantauan.

Para penulis terus terang tentang artinya. Presisi itu berada pada orde yang sama dengan batas teoretis kisi pasif berukuran sama; belum melampauinya. Hambatan saat ini adalah spektrometer dan alat pengukur tekanan yang dipakai di laboratorium, dan sebagian galat berasal dari rangkaian uji itu sendiri.

Masih jauh dari mata

Bagian diskusi merinci apa yang masih harus dikerjakan:

• Keamanan: setiap pembacaan memakai satu kilatan 8 nanodetik; cahaya yang mencapai retina diperkirakan sekitar sepuluh kali di bawah ambang cedera yang terukur.
• Integrasi: laser pemompa dan spektrometer saat ini berada di luar; tim mengusulkan dioda laser hijau kecil dan pembaca panjang gelombang mini.
• Suhu: menghangatkan lensa satu derajat menggeser bacaan sekitar 2 mmHg, jadi perangkat sungguhan juga harus mengukur suhu.
• Biokompatibilitas: untuk saat ini lapisan pewarna berada di permukaan; lapisan itu perlu disegel di dalam lensa dan diuji.

Validasi pada mata hewan, lalu pada manusia, masih menunggu. Para penulis, semuanya dari perusahaan XPANCEO, menyatakan tidak ada konflik kepentingan selain permohonan paten atas karya ini yang dipegang oleh perusahaan.