综述：微流控隐形眼镜的制造方法与应用进展
2025-06-25 17:11:32 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
这篇综述总结了微流控隐形眼镜的设计和制造进展，重点介绍了制造微流控隐形眼镜所采用的主要方法。此外，还详细讨论了微流控隐形眼镜的各种应用，尤其是眼部疾病的诊断和给药。
近十年来，人们对基于隐形眼镜的平台投入了大量研究，隐形眼镜已从单纯的视力矫正转向可穿戴智能设备，能够实现诊断和原位治疗。材料科学、眼科和工程学领域的进步使隐形眼镜的持续改进成为可能。角膜表面提供了一种便捷的人体生理界面，进而使隐形眼镜能够成为疾病诊断和药物输送的有用平台。此外，眼睛作为传感部位具有更广泛的诊断应用潜力。因此，隐形眼镜传感器有潜力改善诊断和治疗。近些年，药物输送隐形眼镜的发展取得了显著进展，为青光眼、干眼症和角膜炎等眼部疾病的治疗带来了多种诊疗方案，其潜在优势有望彻底改变这些疾病的治疗。
微流控器件提供了一种能够高效精确操控并分析微量流体的微型化平台。这些器件具有微通道网络，可以结合执行多种功能，例如混合、泵送和容纳等。由于具有样本消耗低、生物相容性、透明性和多功能集成等优势，微流控器件已广泛应用于各种生物医学应用。近些年，微流控隐形眼镜（MCL）因其能够实现眼内实时泪液处理而引起了特别关注，其关键优势包括减少污染、快速响应、连续监测、与不同传感技术整合、精确性和控制释放等。微流控隐形眼镜被广泛用作传感平台和药物输送装置。微流控隐形眼镜能够引导泪液流动并与不同试剂混合，使其成为高效的传感器。软性微流控隐形眼镜内部微流体网络在眼压波动下的变形以及微通道内流体的位移被用于监测眼压变化。微流体网络能够在不损害隐形眼镜基本性能的情况下容纳和释放药物，为传统局部给药提供了一种有前景的替代方案。
据麦姆斯咨询介绍，印度曼尼普尔高等教育学院应用纳米科学中心的研究人员近期在Microsystems & Nanoengineering期刊上发表了一篇题为“Microfluidic contact lens: fabrication approaches and applications”的综述文章。这篇综述总结了微流控隐形眼镜的设计和制造进展，重点介绍了制造微流控隐形眼镜所采用的主要方法。此外，还详细讨论了微流控隐形眼镜的各种应用，尤其是眼部疾病的诊断和给药。除了概述该领域的最新研究进展，论文还讨论了微流控隐形眼镜所面临的挑战和未来方向。
微流控隐形眼镜的制造方法
将微流控元件集成到隐形眼镜中是开发功能型微流控隐形眼镜的首要步骤，目前主要有两种流行的制造方法。第一种方法是将微流控设计整合到传统模具中，然后复制到隐形眼镜上。第二种方法是在已制造的隐形眼镜上嵌入所需要的微流控特征，并确保微流控通道不覆盖中央光学区域，从而不影响用户的视力。
第一种方法本质上是软光刻技术，这是一种用于集成微流控系统制造的热门且有价值的技术。软光刻包括一系列技术，涉及从原始硬母版复制出软质聚合物模具，例如聚二甲基硅氧烷（PDMS），通常通过光刻工艺制造。3D打印是一种能够高精度定制化制造复杂几何元件的制造工具。研究人员已探索3D打印在微流控领域的潜力，从直接打印微流控元件到制造母模板。立体光刻等3D打印技术的分辨率提升，使得可以在隐形眼镜上制造更小、更复杂的特征。最近有研究报道了通过立体光刻3D打印制造特征尺寸小至100 µm的微元件。这种方法允许在水凝胶以及基于PDMS的隐形眼镜上制造微流控特征。3D打印技术的进步在改进微流控隐形眼镜的制造方面具有巨大潜力，最终目标是直接打印功能性微流控隐形眼镜。
微流控隐形眼镜的制造技术
微流控隐形眼镜制造技术对比分析
微流控元件制造的一种替代方案是激光图案化。通过激光进行表面工程和微加工是材料加工领域一个深入研究的方向。总结来说，尽管激光图案化提供了快速和精确的修饰，但模具铸造方法更适合大规模生产微流控隐形眼镜。通过3D打印技术在曲面模具上制造微流控特征，减少了通过热成型和折叠进行2D到3D转换的复杂性。
微流控隐形眼镜的应用进展
在隐形眼镜上制造的各种微流控元件可用于不同的应用。微流控隐形眼镜的应用大致可分为以下两类：首先，微流控隐形眼镜可用作传感平台；其次，微流控隐形眼镜可用作给药装置。微流控隐形眼镜可用于感测各种眼部参数，包括泪液中的各种生物标志物或眼睛的特性，如眼压和眼表温度等。本综述还重点讨论了微流控隐形眼镜在眼部给药中的应用，以及其它一些应用。
利用微流控隐形眼镜进行眼压监测
利用微流控隐形眼镜进行眼部生物标志物的检测
利用微流控隐形眼镜进行给药
展望未来，尽管过去几年来已经开发了多种制造微流控隐形眼镜的策略，但微流控隐形眼镜的大规模制造仍然是一项具有挑战性的任务，因为这些技术大多依赖传统平面微结构制造的3D转换。尽管少数研究采用了3D打印技术和曲面模具，但隐形眼镜上封闭微特征的制造仍然是一个耗时且劳动密集的过程，需要进一步研究。预计，未来直接3D打印微流控隐形眼镜将成为一种可靠的制造工具，这将促进微流控隐形眼镜的快速和定制化生产。量热检测和基于智能手机的成像读取系统是与微流控隐形眼镜整合用于眼部诊断的简便方法。针对不同环境和眼睛颜色改进成像系统，将增强微流控隐形眼镜的传感能力，同时，还需要进一步优化眼球运动、眨眼和个体眼球特征的影响。除此之外，能够根据眼部环境变化进行多重诊断和给药的智能微流控隐形眼镜，将成为迈向更优质医疗保健的重要一步。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41378-025-00909-3
延伸阅读：