用于泪液葡萄糖传感的新型智能隐形眼镜
2025-05-10 16:19:05 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
研究团队提出并制造了基于等离子体法布里-珀罗标准具纳米结构的智能隐形眼镜，用于泪液葡萄糖传感。该研究提出了一种成本效益高且简单的软纳米光刻技术，用于在隐形眼镜上构建等离子体传感器芯片。
智能隐形眼镜是最先进的可穿戴平台之一，它将光学与电子技术深度融合，可在各个领域提供卓越的功能。这类眼镜通常集成了生物传感器、微芯片，有时甚至还有微型显示器，能够收集和分析生物和环境数据。智能隐形眼镜代表了可穿戴技术和生物传感器的巨大飞跃，有望为现实世界与数字世界的互动提供新的未来，改善个人健康状况，并为视觉和可穿戴技术带来充满希望的未来。
据麦姆斯咨询报道，近日，沙希德·贝赫什提大学（Shahid Beheshti University）的研究团队提出并制造了基于等离子体法布里-珀罗标准具纳米结构（etalon nanostructure）的智能隐形眼镜，用于泪液葡萄糖传感。该研究提出了一种成本效益高且简单的软纳米光刻技术，用于在隐形眼镜上构建等离子体传感器芯片，使其能够检测磷酸盐缓冲盐水（PBS）溶液中不同浓度的葡萄糖溶液（0.15 mM、1.5 mM、5 mM和10 mM）。该基于等离子体标准具的智能隐形眼镜作为可穿戴平台，具有检测泪液葡萄糖的能力（特别是在低浓度下），并为无创泪液葡萄糖传感应用提供了相对较高的灵敏度。这些隐形眼镜的生物相容性、成本效益、稳定性以及简单的制造工艺为可穿戴生物传感器提供了新的视角。这项研究以“Plasmonic smart contact lens based on etalon nanostructure for tear glucose sensing”为题发表在Scientific Reports期刊上。
图1为研究团队开发的基于PDMS-PAAM-SA聚合物复合材料的等离子体智能隐形眼镜的制造工艺示意图。这项研究介绍了一种利用软纳米光刻技术在透镜曲面上制备等离子体标准具纳米结构的简单且低成本的技术。与电子束光刻等昂贵而复杂的技术相比，这类技术简单且经济，能够制备柔性且具有生物相容性的等离子体透镜，是泪液葡萄糖传感的理想方案。
图1 基于等离子体标准具纳米结构的智能隐形眼镜的制造工艺示意图
图2a展示了基于PDMS-PAAM-SA复合材料的眼镜在可见光波段具有良好的透明度。图2b记录了基于标准具等离子体的智能隐形眼镜结构的扫描电镜（SEM）图像。此外，图2c为该基于标准具等离子体的智能隐形眼镜结构示意图。图2d和图2e为实测和模拟基于标准具等离子体的智能隐形眼镜的透射光谱。
图2 基于标准具等离子体的智能隐形眼镜的性能表征
这项研究提出了在透镜曲面上设计用于泪液葡萄糖传感的标准具纳米结构，为可穿戴传感器技术提供了新的见解。将基于等离子体的智能隐形眼镜浸入不同浓度的葡萄糖溶液中，记录透镜的透射光谱（如图3a至图3b）。结果显示，共振峰深度随葡萄糖浓度的增加而增加。
图3 基于等离子体的智能隐形眼镜浸入不同浓度葡萄糖溶液的性能测试
考虑到隐形眼镜与眼睛直接接触，因此确保其安全性以及与生物组织的相容性至关重要。研究人员使用L929小鼠成纤维细胞进行体外细胞毒性评估（如图4），结果显示平均细胞存活率为99.39%，表明所制备的基于等离子体的智能隐形眼镜无毒，具备良好的生物安全性。
图4 基于等离子体的智能隐形眼镜的MTT体外细胞毒性测试结果
综上所述，这项研究提出了一种基于等离子体标准具（法布里-珀罗）纳米结构的智能隐形眼镜，用于评估泪液中的葡萄糖水平。这类眼镜通过软纳米光刻技术制造而成，可以检测泪液中的葡萄糖，具有卓越的准确性和适当的灵敏度。这类传感器平台适合作为测量泪液中的葡萄糖（特别是在低浓度下）的无创方法，并为医学和研究应用提供了新的可能性。这类隐形眼镜的生物相容性、低成本、稳定性和简单的制造工艺可以为可穿戴生物传感器的潜在应用提供新的视角。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41598-025-99624-2
延伸阅读：
《可穿戴传感器技术及市场-2025版》 https://www.mems.me/mems/mems_sensor_202411/13146.html
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