さらばドライアイ！ 電気の力で目が潤うコンタクトレンズの機能実証に成功

冬の大敵・乾燥は目へのダメージも大

冬本番。寒さと共に気になるのが、空気の乾燥だ。

気象庁のデータによると、東京における昨年同時期（12月）の最小湿度は18%。これはまだ高い数字で、近年は6～9%の一桁台を記録する月もしばしばだ。砂漠の平均湿度が20～25%ということを考えれば、いかに乾燥しているかが分かるだろう。

また、職場や自分の部屋など、室内の乾燥にも注意を払いたいところ。基本的に屋外と比べて湿度は高いものの、エアコンやファンヒーターを使うことで乾燥が深刻化。ウイルスやバクテリアの働きを抑制するには40～60%の湿度が適切とされているので、加湿器を使う、マスクをつけるなどの自己防衛が必要だ。

乾燥肌やインフルエンザなど、低い湿度によって引き起こされるさまざまな健康被害。中でも、増加傾向といわれているのが冬場のドライアイだ。

800万人以上とされている日本のドライアイ人口。予備軍を含めると約2200万人ともされ、冬になると目の乾燥や不快感などの自覚症状を訴えて眼科を受診する人が増えるという。特に、1500～1800万人ともいわれるコンタクトレンズ使用者からの訴えが目立つのだとか。

実はコンタクトレンズを使用すると涙の中の脂質による油膜がなくなるため、レンズを通して目の乾燥が加速する。冬場は空気中の湿度が低いため、いつも以上に目の乾燥が顕著になってしまうというわけだ。

コンタクトレンズが含む水分量によって高含水や低含水のレンズに分類されるが、どちらも裸眼に比べて乾きやすいのは同じ

そうした中、東北大学大学院工学研究科のグループが世界初の自己保湿型コンタクトレンズの機能実証に成功したという。

今回使われたのは、液体に電気エネルギーを流すと送液される「電気浸透流」と呼ばれるものだ。

そもそも電気浸透流とは、19世紀初めにロシアの物理学者・ロイスが発見した技術。⽔溶液に電気を流すと荷電粒⼦やイオンが動く現象（電気泳動）が起きるが、プラスイオンとマイナスイオンの移動速度に大きな差があると、動きやすいイオンが引き連れる水分子の移動が流れを生む。

移動速度に差をつけて電気浸透流を起こすには片方のイオンを固定してしまえばよいのだが、コンタクトレンズに⽤いられる有機物、特にハイドロゲルにも電荷の固定が可能。つまり、電気浸透流を引き起こすことは予想できたのだが、これまでその利用法は考えられてこなかったという。

スマートコンタクトレンズへの応用も期待

電気浸透流とハイドロゲルの関係性に着目した同研究グループは、ゲルの合成技術や含水量、分子の固定電荷密度などを分析。5つのハイドロゲルフィルムを試作し、今回の研究に挑んだ。

フィルムに使用したのは、市販のコンタクトレンズの原料であるメタクリル酸（MA）、ヒドロキシエチルメタクリレート（HEMA）、メチルメタクリレート（MMA）のモノマー（単量体）3種類。それぞれの配合を調節し、異なる電気浸透流や強度を調べ上げた。

試作したハイドロゲルフィルムの配合割合図。EDMAとV-65は、それぞれポリマー同士を連結させる架橋剤（ポリマー同士を化学的に連結し、三次元の網目構造を形成させる物質）と重合開始剤（高分子を合成する重合反応を開始させるために加えられる化合物）

MAが増えると電気浸透効率が高くなる（a）一方で、強度が落ちる（b）ことも判明した

コンタクトレンズの厚さ0.2mmを維持できる最適な配合がMA10wt%（重さで考えたときの濃度）であることが分かると、フィルムを緩衝水溶液（pH7.0）につけての実験にシフト。その結果、ハイドロゲルに通電し上向きの電気浸透流を与えると、湿り気を保てることが確認できたという。

これは、目に装着したレンズに通電し、下まぶたの裏の涙液メニスカスから涙をくみ上げてレンズ全体を潤すことを想定したものだ。

上向きの電気浸透流で目が潤う仕組みのイメージ

与える電気エネルギーが大きいほど湿潤効果は高くなるが、20µA/mm²という微小な電流でも効果があり、50µA/mm²ではほとんど乾燥しないことを突き止めた。

さらに、レンズ自体に電池を搭載した自立型デバイスとしての運用も検討した同研究グループ。湿度40％の環境でつり下げたレンズに生体親和性を持つ2種類のバイオ電池を取り付けて実験を行った結果、いずれも湿潤効果が確認されたとのこと。

これにより、コンタクトレンズに電気浸透流を用いてドライアイの緩和が期待されるのはもちろん、点眼器や注射器に代わる新しい技術として、眼孔への注出入法としての使われ方も検討されているという。

近年は、眼圧や涙液中の糖分などをモニタリングする「スマートコンタクトレンズ」の開発にも注目が集まるアイケア市場。

将来的には、目の乾燥を防ぐためにコンタクトレンズを装着する日も近いのかもしれない。