Proyecto Coordinado: “Desarrollo de Filtros Electrocrómicos para aplicaciones en la rehabilitación visual de pacientes con enfermedades hereditarias de la retina y la coroides»
lunes, 30 de junio de 2008
Subproyecto 1:
Síntesis de materiales electrocrómicos basados en derivados de EDOT
Departamento de Nuevos Materiales
Centro de Tecnologías Electroquímicas CIDETEC San Sebastián
Equipo CIDETEC: Josetxo Pomposo, Cristina Pozo.
Subproyecto 2:
Caracterización de los materiales y desarrollo de la electrónica de control e interfaz de usuario Grupo de Displays y aplicaciones Fotónicas
Universidad Carlos III de Madrid
Equipo GDAF-UC3M: Ricardo Vergaz, Juan Carlos Torres, David Barrios, Carlos Marcos Lucas, Virginia Urruchi, José Manuel Sánchez-Pena.
Subproyecto 3:
Efectividad de los filtros electrocrómicos en la rehabilitación visual de pacientes con enfermedades hereditarias de la retina
Unidad de Baja Visión y Rehabilitación Visual
Instituto Universitario de Oftalmobiología Aplicada
Universidad de Valladolid
Equipo IOBA: Rosa Coco, Rubén Cuadrado, Begoña Coco, José Alberto Lázaro, Itziar Fernández.
RESUMEN DEL PROYECTO
Se ha realizado un proyecto de investigación coordinado, en el que el Centro de Investigación Tecnológica en Electroquímica de San Sebastián desarrolló unos dispositivos electrocrómicos en forma de “lentes” capaces de cambiar de transparente a azul oscuro al aplicar un pequeño potencial con el fin de poder ser utilizados en interiores y exteriores respectivamente como filtros de la luminosidad. El Grupo de Displays y Aplicaciones Fotónicas de la Universidad Carlos III de Madrid, hizo la caracterización y estudio óptico de los filtros, para garantizar una calidad suficiente como para que sean utilizables como lentes oftálmicas y desarrolló una “montura” con los componentes electrónicos capaces de generar los cambios de potencial eléctrico que generan los cambios en el cristal. El IOBA determinó inicialmente las características que debían de tener esos filtros y posteriormente los probó y evaluó su eficacia en pacientes con enfermedades hereditarias de la retina pertenecientes a la asociación ACLARP.
ESTADO ACTUAL DEL TEMA
Las enfermedades de la retina que afectan a los fotorreceptores como la Retinitis Pigmentosa se encuentran entre las causas más graves de déficit visual. Las ayudas de baja visión y más concretamente los filtros suelen ser de gran ayuda para estos pacientes. Los filtros ópticos pueden mejorar la visión de los pacientes con enfermedades hereditarias de la retina, ya que estos pacientes tienen gran fotofobia y deslumbramiento. Eliminar el deslumbramiento es especialmente importante porque implica que la visión disminuye de forma considerable cuando hay un estímulo luminoso que aparece de forma brusca, y esto sucede en numerosas ocasiones a lo largo de las actividades de la vida diaria de cualquier individuo. Pensemos en la salida de casa a la calle, e incluso en las veces que a lo largo de un paseo salimos de una zona de sombra y entramos en una zona de luz. Otro importante beneficio de los filtros se obtiene al mejorar el contraste.
Existen evidencias empíricas de que el bloqueo de las longitudes de onda del final del espectro azul produce una reducción del deslumbramiento y una mejoría en la visión en algunos pacientes que se quejan de fotosensibilidad. Además, pueden absorber aquellas longitudes de onda que puedan ser potencialmente dañinas para el ojo. En este sentido son clásicos ya los trabajos de Adrian y Schmidt quieres comprobaron que el daño retinianos en ratones con Retinosis Pigmentaria disminuía y se enlentecía cuando se utilizaban filtros de color marrón: las gafas de plástico marrón NoIR 7% y la lente marrón de Adrian que absorbe preferentemente longitudes de onda corta en comparación con animales sometidos a la luz blanca de forma continua. El filtro NoIR resultó ser mejor que la lente de Adrian.
Las características ideales de los filtros serían las siguientes: que transmitan un bajo nivel de luz, que el espectro transmitido proteja los fotorreceptores, que distorsionen lo menos posible la percepción del color, que absorban los rayos Infrarrojos y Ultravioletas y que permitan la fabricación de lentes con la corrección óptica adecuada.
En general existen dos tipos de filtros oftálmicos: los que atenúan de manera uniforme todo el espectro luminoso y los que atenúan la luz de una longitud de onda específica. Además, en una persona con una enfermedad hereditaria de la retina, la luz es un elemento fundamental a la hora de manejar de las ayudas prescritas en la consulta de Baja Visión. Debido a su patología estos enfermos presentan fotofobia que podría mejorar con filtros. Además, el riesgo de daño fótico podría disminuir o evitarse mediante su uso. En este tipo de pacientes sería interesante el uso de filtros que atenúen de manera uniforme todo el espectro luminoso. Existe una gran variedad de filtros, pero con pocas excepciones existe poca base científica que permita recomendar la prescripción de un filtro específico para una patología retiniana concreta.
Los filtros NoIR son un ejemplo práctico de estos filtros. NoIR es el acrónimo de “no infrared”, por lo que puede imaginarse que estas lentes eliminan gran parte del espectro infrarrojo así como importantes cantidades de ultravioletas, y reducen el espectro visible. Existen diferentes modelos, pero al estar hechos de plástico son demasiado blandos, por lo que no permiten hacer gafas incorporadas al filtro y se prescriben como suplementos que se añaden a la corrección del paciente.
Los filtros Corning son el ejemplo de filtro que reduce la transmisión de una longitud de onda concreta. Estos filtros reducen significativamente los ultravioletas, pero permiten pasar gran parte de infrarrojos. Estos sí que permiten hacer gafas en el propio filtro al ser minerales. No son muy estéticos y algunos pacientes rehúsan a llevarlos por sus colores.
Cada lente de la serie Corning tiene su característica especial única. Escoger la lente apropiada para un paciente determinado requiere varias pruebas, ya que la calidad de visión depende de la apreciación subjetiva del paciente. Si el filtro es demasiado oscuro, puede que le quite visión al paciente, y si es demasiado claro es probable que no elimine totalmente el deslumbramiento. Así, es necesario realizar pruebas individualizadas en cada paciente para ver cuál es el filtro más adecuado para cada uno de ellos. Existen los siguientes tipos de filtro Corning: CPF 450, 450-XD, 511, 527, 55, 550-XD (extra oscuro) y Glare Cutter. Cada lente filtra casi todas las longitudes de onda visibles por debajo de su número correspondiente. El color de las lentes varía de amarillo limón a naranja-marrón oscuro. Las lentes CPF fotocromáticas se oscurecen cuando son expuestas a la radiación ultravioleta y a la luz azul de longitud de onda muy corta procedente de la luz solar. Esto permite llevar las lentes en interiores y en la calle. El filtro CPF Glare Cutter TM es una lente marrón oscura fotocromática necesaria únicamente para la calle. Distorsiona menos el color que las otras lentes CPF y es más aceptable estéticamente. Sin embargo, en general, las lentes fotocromáticas son poco útiles, ya que tardan varios minutos en cambiar de coloración.
Los síntomas que mejoran con las lentes CPF son: la sensibilidad a la luz brillante o fotofobia, el deslumbramiento, la pérdida de sensibilidad al contraste, la dificultad para ajustarse a cambios bruscos de niveles de luz, la visión reducida o borrosa por dispersión de luz (como la que producen las cataratas, tan frecuentes en los pacientes afectos de retinosis pigmentaria, o la que aparece tras la cirugía de la catarata). Todos ellos aparecen frecuentemente en enfermedades hereditarias de la retina.
A la hora de prescribir una lente selectivamente la característica más importante que hay que tener en cuenta es su curva de transmisión, es decir qué longitud de onda es filtrada específicamente. La prescripción de filtros oftálmicos debe hacerse con precaución. Las características de los filtros que los hacen beneficiosos, pueden también empeorar la función visual del usuario. Por ejemplo, un filtro rojo o verde intenso puede impedir distinguir el rojo del verde en las señales de tráfico. Del mismo modo, las lentes con porcentajes de transmisión muy bajos pueden impedir a una persona ver en condiciones de iluminación pobres, como por ejemplo en días nublados. En estos casos pueden prescribirse diferentes lentes para ser utilizadas en diferentes entornos ambientales. Hasta el momento lo que se hace es probar varias lentes durante un periodo de tiempo en diferentes entornos y dejar que el paciente elija aquella con la que mejor ve en cada circunstancia.
También es habitual necesitar al menos dos filtros diferentes, uno para interiores y otro para exteriores. Disponer de un filtro que cambie rápidamente sus características convirtiéndose de uno en otro al variar las condiciones de iluminación podría ser útil para poder manejarse con un solo tipo de gafas útiles para todo tipo de situaciones. Por ese motivo pensamos que los filtros electrocrómicos pueden ser de utilidad en este tipo de pacientes.
RESULTADOS DE CIDETEC: “Síntesis de materiales electrocrómicos y preparación de dispositivos electrocrómicos”
Durante el desarrollo del presente proyecto se han seguido diferentes estrategias con el propósito de conseguir nuestro objetivo final (lentes electrocrómicas), como sintetizar y estudiar diferentes polímeros de la familia del tiofeno y pirrol como son los derivados de 2-(2-tienil)-1H- pirrol que actuarían como material electrocrómico. Adicionalmente, se preparó una formulación electrocrómica capaz de contener todos los materiales electroactivos necesarios para el funcionamiento de un dispositivo electrocrómico aplica entre dos sustratos conductores transparentes realizándose todo el proceso (síntesis y ensamblaje) a temperatura ambiente lo que permite preparar dichos dispositivos sobre sustrato plástico o cristal (P200800258).
Figura 1 Formulación electrocrómica sintetizada en CIDETEC (izquierda) y dispositivo electrocrómico sobre sustrato cristal preparado a partir de la formulación (derecha).
La tecnología fue adaptada a sustratos conductores con forma de lente (Figura 2) y se procedió a su caracterización. El punto más crítico ha sido conseguir un alto grado de transparencia debido a la finalidad de las lentes. Por lo tanto, utilizando cristales de alta transparencia se prepararon lentes electrocrómicas consiguiendo quee la mezcla electrocrómica utilizada no reduzca dicha transparencia.
Figura 2 Lente electrocrómica preparada utilizando la formulación electrocrómica desarrollada en CIDETEC.
La transparencia máxima obtenida para el dispositivo es de 80% la cual coincide con la transparencia obtenida a partir de la superposición de dos cristales transparentes conductores.
Actualmente, se está trabajando en la síntesis de nuevos materiales que aporten diferente coloración a los dispositivos electrocrómicos preparados a partir de la mezcla electrocrómica sintetizada. La Figura 3 muestra un ejemplo de los últimos avances, donde modificando la estructura del material electrocrómico se pueden conseguir diferentes coloraciones.
Figura 3 Dispositivo electrocrómico recientemente desarrollado con coloración rosa.
RESULTADOS DEL EQUIPO GDAF-UC3M:
El aspecto final de las gafas realizadas, con el potenciómetro ubicado en el exterior de la patilla para un manejo más sencillo por parte del usuario final, es apreciable en la siguiente figura.
El equipo GDAF-UC3M ha conseguido en este Proyecto:
”¢ Obtener un valor añadido de los dispositivos electrocrómicos desarrollados usándolos superpuestos a los filtros comerciales de uso general en Baja Visión y Retinosis.
”¢ Miniaturizar la electrónica de control para que quepa en la patilla de una gafa.
”¢ Desarrollar un software específico para que el profesional oftalmológico pueda programar las gafas del usuario vía conexión USB de un PC.
Se proponen como mejoras:
”¢ La realimentación conseguida a través de la medida de un fotodiodo exterior y dos interiores a las gafas, que permitirán un control del EC en tiempo real en función de la intensidad de la luz recibida.
”¢ El estudio de qué fotodiodos del mercado podrían servir, de manera óptima en tamaño y coste, para discriminar entre iluminación natural, iluminación de fluorescente e iluminación de lámpara halógena o de incandescencia.
”¢ La realimentación a través de un fotodiodo RGB o similar, a fin de obtener, en la línea del sistema anterior, un control del EC en tiempo real en función del espectro de la luz recibida.
”¢ La aplicación de fibras ópticas de plástico para que la integración del sistema sea mejor, y en especial para que las gafas sean mucho más ergonómicas.
RESULTADOS DEL IOBA:
Se ha realizado un estudio en pacientes con Baja Visión pero con un resto visual que les capacite para utilizar su visión en el planeamiento o ejecución de una tarea
Tras una refracción de baja visión, con la mejor refracción, se evaluaron con el filtro en estado claro y con el filtro en su estado oscuro: la agudeza visual (AV) de lejos, la sensibilidad al contraste (SC) y el test del deslumbramiento (TD). Además, con la mejor refracción y con el filtro en estado claro se evaluaron la AV de cerca y la velocidad de lectura (VL). El estudio se hizo bajo luz ambiental estándar y controlada.
El filtro en estado claro no altera la función visual de los pacientes explorados, pero el filtro en estado oscuro produce una disminución de Agudeza Visual y de la Sensibilidad al Contraste. El filtro no mejoró el resultado del Tiempo de deslumbramiento ni en estado claro ni en estado oscuro. La Velocidad de Lectura no mejoró con el filtro en estado claro. El proyecto continuará centrándonos en la consecución de un cristal que sea menos oscuro y con el que podamos alcanzar los objetivos previstos.
8 de julio de 2008 a las 17:15
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