无需供电的智能隐形眼镜，可连续监测泪液中的葡萄糖水平
2023-10-19 14:30:10   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

糖尿病影响着全球数百万人口，患者需要持续监测血糖水平以控制疾病并避免并发症。通常，患者每天需要多次刺破手指采血以进行血糖监测。长期以来，科学家一直在寻找一种对用户更安全、方便且舒适的非侵入性替代监测方案。

据麦姆斯咨询报道，新加坡南洋理工大学的研究人员近期报道了一种创新的“智能”隐形眼镜，该隐形眼镜旨在检测眼泪中的葡萄糖水平。这种无需供电的镜片能够通过简单的颜色变化来向佩戴者发出信号，无需任何电子元件或电池供电。

该研究成果已经以“Power-Free Contact Lens for Glucose Sensing”为题，发表于Advanced Functional Materials期刊，论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202304647。

用于葡萄糖检测的无需供电智能隐形眼镜及其工作原理

该论文通讯作者Seok Woo Lee博士解释了新方法的重要性：“以前的智能隐形眼镜设计需要电子元件和无线供电，这对眼睛会带来潜在的安全隐患和舒适问题。我们的隐形眼镜利用眼泪的天然化学物质来触发嵌入式传感器电极的颜色变化，从而快速提供葡萄糖浓度的视觉指示。”

研究小组制作了带有多个传感器电极的隐形眼镜，电极由一种名为普鲁士蓝的透明材料制成。当与眼泪中的葡萄糖副产物发生反应后，电极会从无色变为蓝色。颜色变化的程度与葡萄糖的浓度相关。

为了覆盖正常和升高的葡萄糖浓度水平，研究小组改变了电极的厚度，更薄的传感器适合较低的葡萄糖浓度。其传感区围绕着眼镜中心的透明区域，以避免遮挡佩戴者的视线。

在沉积电极材料后，研究人员将镜片封装在水凝胶聚合物基质中，以提高舒适性和生物相容性。电极上的酶层和Nafion保护涂层能够在初始化后重复使用。

测试表明，这种原型镜片可以检测较大浓度范围的葡萄糖，覆盖正常值到0.05 mmol/L。通过捕捉并分析使用前后彩色编码电极的照片，其定制算法能够以优异的精度预估葡萄糖水平。

据Lee博士称，这种隐形眼镜可以在用户日常活动中实现无痛的实时葡萄糖监测。用户只需在早上戴上镜片，每20分钟检查一次颜色。利用照片可以记录一段时间内的颜色变化，也可以通过移动APP进行处理并量化检测值。

科学家们通过多次重置及重新测试镜片评估了其可重复性。在经过四个周期和两周的存储后，其性能保持一致。Nafion涂层和电化学重新初始化有助于实现可重复使用性。

隐形眼镜作为一种易于使用、独立的检测系统很有前景，但它也有局限性。泪液葡萄糖水平滞后于血液水平，因此检测时间至关重要。该团队建议使用已经针对血液监测证明的测试时间表。并且，开发和商业化任何基于泪液的葡萄糖传感器仍存在实际障碍。

不过，这项早期研究证明了隐形眼镜集成诊断功能的潜力，从而避免植入式电子器件。简单的比色法有望用于检测葡萄糖以外的其它生物标志物。

总体来说，该研究意味着无需供电的智能隐形眼镜朝着无创持续健康监测迈出了重要一步。通过消除复杂的组件，这类镜片为安全、舒适、易于解读且经济的家庭测试铺平了道路。尽管仍处于早期阶段，但这项创新技术有潜力使糖尿病患者能够更方便地控制自己的血糖水平。

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