(Phys.org) – Senast 2020, nästan 80 miljoner människor förväntas ha glaukom, en störning i ögat som, om den lämnas obehandlad, kan skada synnerven och så småningom leda till blindhet.

Sjukdomen orsakar ofta tryck i ögat på grund av en ansamling av vätska och en nedbrytning av vävnaden som är ansvarig för att reglera vätskedräneringen. Läkare behandlar vanligtvis glaukom med ögondroppar som kan hjälpa ögat att rinna av eller minska vätskeproduktionen.

Tyvärr, patienter har ofta svårt att hålla sig till de doseringsscheman som läkaren ordinerat, och medicinen - när den administreras genom droppar - kan orsaka biverkningar i ögat och andra delar av kroppen.

I vad som kan vara ett viktigt steg mot att förbättra hanteringen av glaukom, forskare från UCLA School of Dentistry har skapat ett system för läkemedelstillförsel som kan ha mindre allvarliga biverkningar än traditionell glaukommedicin och förbättra patienternas förmåga att följa sina ordinerade behandlingar. Forskarna band ihop glaukom-bekämpande läkemedel med nanodiamanter och bäddade in dem på kontaktlinser. Läkemedlen släpps ut i ögat när de interagerar med patientens tårar.

Den nya tekniken visade stort lovande för ihållande behandling av glaukom och, som en sidofördel, nanodiamant-läkemedlet förbättrade till och med kontaktlinsernas hållbarhet.

Studien, ledd av Dr. Dean Ho, professor i oral biologi och medicin och meddirektör för Jane and Jerry Weintraub Center for Reconstructive Biotechnology vid UCLA School of Dentistry, visas online i den peer-reviewade tidskriften ACS Nano .

Nanodiamanter, som är biprodukter av konventionella gruv- och raffineringsprocesser, är cirka fem nanometer i diameter och är formade som små fotbollsbollar. De kan användas för att binda ett brett spektrum av läkemedelsföreningar och möjliggöra att läkemedel släpps ut i kroppen under en lång tidsperiod.

För att leverera en stadig frisättning av medicin i ögat, UCLA-forskarna kombinerade nanodiamanter med timololmaleat, som vanligtvis används i ögondroppar för att hantera glaukom. När den appliceras på de nanodiamant-inbäddade linserna, timolol frisätts när det kommer i kontakt med lysozym, ett enzym som är rikligt i tårar.

"Att leverera timolol genom exponering för tårar kan förhindra för tidig frisättning av läkemedel när kontaktlinserna förvaras och kan fungera som en smartare väg mot läkemedelsleverans från en kontaktlins." sa Kangyi Zhang, medförstaförfattare till studien och en doktorand i Hos labb.

En av nackdelarna med traditionella timololmaleatdroppar är att så lite som 5 procent av läkemedlet faktiskt når den avsedda platsen. En annan nackdel är burst release, där en majoritet av läkemedlet levereras för snabbt, vilket kan få betydande mängder av läkemedlet att "läcka" eller spilla ut ur ögat och, i de allvarligaste fallen, kan orsaka komplikationer som oregelbundna hjärtslag. Droppar kan också vara obekväma att administrera, vilket leder till att många patienter slutar använda sin medicin.

Men kontaktlinserna som utvecklats av UCLA-teamet undvek framgångsrikt burst release-effekten. Aktiviteten av den frisatta timololen verifierades av en primär humancellstudie.

"Förutom nanodiamonds löfte som utlösta läkemedelsleveranser för ögonsjukdomar, de kan också göra kontaktlinserna mer hållbara under införandet, användning och borttagning, och bekvämare att bära, sa Ho, som också är professor i bioteknik och medlem i Jonsson Comprehensive Cancer Center och California NanoSystems Institute.

Även med nanodiamanterna inbäddade, linserna hade fortfarande gynnsamma nivåer av optisk klarhet. Och, även om mekaniska tester verifierade att de var starkare än vanliga linser, det fanns inga tydliga förändringar i vattenhalten, vilket innebär att kontaktlinsernas komfort och permeabilitet för syre sannolikt skulle bevaras.

Tidigare UCLA-studier har visat att nanodiamanter potentiellt kan användas för att ta itu med andra sjukdomar och störningar, inklusive cancer och osteonekros i käken.

"Denna upptäckt representerar pipeline av innovation som kommer från Dr. Ho's team, " sa Dr. No-Hee Park, dekanus vid Tandläkarhögskolan. "Dr. Ho är en visionär inom sitt område och hans framsteg fortsätter att generera betydande spänning angående användningen av nanodiamanter inom biologi och medicin."

Andra författare till studien var Ho-Joong Kim, medförste författare och postdoktoral forskare som tidigare var i Hos laboratorium och nu är professor vid Chosun University i Sydkorea, och Laura Moore, en läkarstudent vid Northwestern University, som också är doktorand i Hos labb.