新型隐形眼镜利用微流控技术：实时监测眼压，自动给药治疗青光眼！

隐形眼镜新突破监测与治疗青光眼一种新型隐形眼镜设计利用微流控技术来测量青光眼患者的眼压并自动给药。全球有超过 8000 万人患有青光眼这使其成为全球第二大常见致盲原因。这种疾病由眼内压升高损害视神经引起目前无法治愈但可通过药物控制眼压来减缓病情发展。智能隐形眼镜的优势现在研究人员开发出一种无需电子元件的智能隐形眼镜它能实时跟踪病情并根据情况给药。这种全聚合物隐形眼镜包含微流控传感器用于监测眼压还有压力激活的药物储存器可在眼压升高时释放药物。寺崎生物医学创新研究所的助理教授 Yangzhi Zhu 表示很多患者会忘记按时服药而他们的技术不需要用户手动操作或触发一切都基于传感器和闭环药物输送系统。传统治疗方式的局限测量眼压的金标准方法要求患者前往诊所检查间隔往往长达数月只能提供不频繁的眼压数据通常无法准确反映青光眼的动态变化。此外先前的研究发现近一半的患者在首次开出处方后的六个月内就停止了治疗。先前智能隐形眼镜尝试的不足此前也有人尝试用智能隐形眼镜治疗青光眼。2016 年美国食品药品监督管理局批准了一款名为 Triggerfish 的设备它将电子元件嵌入隐形眼镜中可连续监测眼压。其他研究团队也开发出了结合压力测量和药物释放功能的电子智能隐形眼镜。但 Zhu 表示刚性电子元件与脆弱的角膜组织之间的机械不匹配可能会导致刺激和不适电子控制虽精确但对用户不友好不具备生物相容性也不适合长期佩戴需要在准确性和用户舒适度之间找到更好的平衡。微流控技术的解决方案他和同事们制作了一种柔软的全聚合物隐形眼镜依靠微流控技术来感知压力并按需释放药物。微流控技术利用微小的通道和腔室网络来控制流体通常用于生物分析或医学诊断。研究人员使用 3D 打印模具将微小的微通道和储存器嵌入隐形眼镜的底层然后填充特殊设计的丝绸海绵它能迅速吸收高达自身重量 2700 倍的液体。眼压测量与药物释放机制其中一个储存器装有红色液体用于测量压力。当眼压升高时它会压缩储存器将红色液体推入蜿蜒的微通道。一款基于手机的成像应用程序利用经过不同状态微通道图像训练的卷积神经网络可以 94% 的准确率提供眼压读数。两个装有药物的储存器构成了药物输送系统的一部分与将药物输送到眼球表面的微通道相连。当眼压升高时储存器被压缩药物被推入通道。通过调整通道的宽度可以调整药物释放的阈值甚至可以在不同的眼压水平下释放两种不同的药物。研究成果与测试效果Zhu 表示该原型设备的相关研究成果发表在 4 月 8 日的《科学·转化医学》杂志上。该设备储存的药物足够使用两周。微通道的狭窄设计意味着压力传感器和药物释放机制只对青光眼特有的持续眼压升高做出反应而不会对眨眼或吞咽等引起的短暂、急剧压力变化做出反应。在对兔子的测试中研究团队证明这款智能隐形眼镜实现的闭环药物输送与传统的眼药水治疗一样有效同时还能准确监测眼压。在 14 天的反复使用过程中也未观察到炎症或其他生物相容性问题。专家评价与技术权衡普渡大学的生物医学与机械工程教授 Chi Hwan Lee 表示这款新设备是一种巧妙的解决方案它将压力传感和药物输送相结合同时避免了使用电子元件带来的舒适度和安全性问题。但他也指出放弃使用电子元件有一些权衡包括精度和稳定性降低眼压读数需要用户将手机对准眼睛监测不是连续的这是一个重大限制。不过Lee 认为这项技术可以作为基于电子元件方法的有益补充与电子系统结合使用时可提供一种协同策略。技术优势与商业化前景Zhu 表示该方法的一个主要优势是其制造过程与现有的隐形眼镜制造方法已经很好地契合。而且为特定患者定制隐形眼镜所需的所有信息都可以由临床医生在适配隐形眼镜的标准过程中收集。Zhu 和他的合作者已经在努力将这项技术商业化并申请了临时专利。虽然目前的重点是青光眼但他认为他们开发的平台最终可以扩展到许多眼部疾病包括干眼症、糖尿病视网膜病变和年龄相关性黄斑变性。