韩科学家开发新智能隐形眼镜,无痛、即时监测葡萄糖水平

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2018-06-22 9:52:18

【Technews科技新报】总是用戳手指滴血的侵入式方式量血糖,就算只是小伤口刺久了也会害怕,研究人员因此一直致力于寻找无创、无痛的替代方法。现在韩国研究团队提出了已进行活兔实验、且报告无不良反应的葡萄糖监测智能隐形眼镜,兔子不仅未感不适,设备还能准确追踪兔子眼中的葡萄糖值变化,商业化或许只是时间上的问题。

隐形眼镜结合生物感测器并非新想法,2014 年时 Google 就宣布正在开发一种葡萄糖监测隐形眼镜――但到现在还处于研发阶段,没有结果。此外,融合了电子元件的智能隐形眼镜通常昂贵、镜片变得不透明且脆弱易碎,可能损害配戴者的视力甚至造成永久伤害。

一般来说,侦测葡萄糖的智能隐形眼镜常见问题包括:不透明的感测器电子材料、芯片会导致使用者视野缺失;刚硬的电子元件异物会频繁刺激眼睑,且可能损害角膜;元件集成至软镜片上时可能因弯曲摺叠而损坏。

韩国蔚山科学技术院(UNIST)与成均馆大学研究团队现在设计新的智能隐形眼镜原型,将上述问题一并解决。他们将 3 种主要组件“葡萄糖感测器”、“无线电力传输天线”、“即时感测数据的 LED 显示灯”全部以超细柔性电线连接,集成至一个透明、灵活可拉伸的纳米结构中,再把该结构放到隐形眼镜上,接着只要利用眼睛正常分泌的泪水(比如眨眼时)就可侦测葡萄糖值。

血糖情况正常时绿色 LED 灯会一直亮着,超过预警值就会关闭,以提醒穿戴者注意葡萄糖水平已异常(不过穿戴者也要记得照镜子才能注意到 LED 灯是亮是暗)。

在这块小小纳米天地里,天线负责接收来自发射器的无线讯号,并将其转换成葡萄糖感测器和 LED 灯需要的微量电力,研究人员也特地将纳米结构沿着隐形眼镜边缘排列以避开瞳孔视野,并利用一种弹性材料来最大限度地减少光线散射,提高镜片透明度。

▲ 新设计的智能隐形眼镜最大限度地减少光线散射,提高镜片透明度。(Source:论文

团队已透过活兔进行了 5 小时实验测试,当镜片放入小兔眼中时它们没有排斥,随后研究人员将葡萄糖溶液注入兔子眼内,LED 灯也如期熄灭。

奥瑞冈州立大学化学工程学家 Gregory Herman 去年也开发了类似的葡萄糖监测隐形眼镜,而他本人对这个韩国团队印象深刻,亦认为此次原型是个强大的设计。新研究已发布在《Science Advances》期刊。

《IEEE Spectrum》报导,主要作者 Jang-Ung Park 认为 5 年内智能隐形眼镜就有机会商业化,且新兴技术不仅用于葡萄糖监测,软性电子还能直接提供药物,免去使用者偶尔忘记吃药的麻烦。

但是,这不代表离商业化之路已经没有什么大阻碍,《The Verge》表示,眼泪中的葡萄糖读数其实不太能可靠反应出血液中的血糖数据,医界仍在确认两者关联性是否足够,医师认为,虽然许多企业已投入研究,但离商业化应该还有段路要走。