糖尿病影響著全球數(shù)百萬(wàn)人口，患者需要持續(xù)監(jiān)測(cè)血糖水平以控制疾病并避免并發(fā)癥。通常，患者每天需要多次刺破手指采血以進(jìn)行血糖監(jiān)測(cè)。長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家一直在尋找一種對(duì)用戶更安全、方便且舒適的非侵入性替代監(jiān)測(cè)方案。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，新加坡南洋理工大學(xué)的研究人員近期報(bào)道了一種創(chuàng)新的“智能”隱形眼鏡，該隱形眼鏡旨在檢測(cè)眼淚中的葡萄糖水平。這種無(wú)需供電的鏡片能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的顏色變化來(lái)向佩戴者發(fā)出信號(hào)，無(wú)需任何電子元件或電池供電。

該研究成果已經(jīng)以“Power-Free Contact Lens for Glucose Sensing”為題，發(fā)表于Advanced Functional Materials期刊，論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202304647。

用于葡萄糖檢測(cè)的無(wú)需供電智能隱形眼鏡及其工作原理

該論文通訊作者Seok Woo Lee博士解釋了新方法的重要性：“以前的智能隱形眼鏡設(shè)計(jì)需要電子元件和無(wú)線供電，這對(duì)眼睛會(huì)帶來(lái)潛在的安全隱患和舒適問(wèn)題。我們的隱形眼鏡利用眼淚的天然化學(xué)物質(zhì)來(lái)觸發(fā)嵌入式傳感器電極的顏色變化，從而快速提供葡萄糖濃度的視覺(jué)指示。”

研究小組制作了帶有多個(gè)傳感器電極的隱形眼鏡，電極由一種名為普魯士藍(lán)的透明材料制成。當(dāng)與眼淚中的葡萄糖副產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)后，電極會(huì)從無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色。顏色變化的程度與葡萄糖的濃度相關(guān)。

為了覆蓋正常和升高的葡萄糖濃度水平，研究小組改變了電極的厚度，更薄的傳感器適合較低的葡萄糖濃度。其傳感區(qū)圍繞著眼鏡中心的透明區(qū)域，以避免遮擋佩戴者的視線。

在沉積電極材料后，研究人員將鏡片封裝在水凝膠聚合物基質(zhì)中，以提高舒適性和生物相容性。電極上的酶層和Nafion保護(hù)涂層能夠在初始化后重復(fù)使用。

測(cè)試表明，這種原型鏡片可以檢測(cè)較大濃度范圍的葡萄糖，覆蓋正常值到0.05 mmol/L。通過(guò)捕捉并分析使用前后彩色編碼電極的照片，其定制算法能夠以優(yōu)異的精度預(yù)估葡萄糖水平。

據(jù)Lee博士稱，這種隱形眼鏡可以在用戶日常活動(dòng)中實(shí)現(xiàn)無(wú)痛的實(shí)時(shí)葡萄糖監(jiān)測(cè)。用戶只需在早上戴上鏡片，每20分鐘檢查一次顏色。利用照片可以記錄一段時(shí)間內(nèi)的顏色變化，也可以通過(guò)移動(dòng)APP進(jìn)行處理并量化檢測(cè)值。

科學(xué)家們通過(guò)多次重置及重新測(cè)試鏡片評(píng)估了其可重復(fù)性。在經(jīng)過(guò)四個(gè)周期和兩周的存儲(chǔ)后，其性能保持一致。Nafion涂層和電化學(xué)重新初始化有助于實(shí)現(xiàn)可重復(fù)使用性。

隱形眼鏡作為一種易于使用、獨(dú)立的檢測(cè)系統(tǒng)很有前景，但它也有局限性。淚液葡萄糖水平滯后于血液水平，因此檢測(cè)時(shí)間至關(guān)重要。該團(tuán)隊(duì)建議使用已經(jīng)針對(duì)血液監(jiān)測(cè)證明的測(cè)試時(shí)間表。并且，開(kāi)發(fā)和商業(yè)化任何基于淚液的葡萄糖傳感器仍存在實(shí)際障礙。

不過(guò)，這項(xiàng)早期研究證明了隱形眼鏡集成診斷功能的潛力，從而避免植入式電子器件。簡(jiǎn)單的比色法有望用于檢測(cè)葡萄糖以外的其它生物標(biāo)志物。

總體來(lái)說(shuō)，該研究意味著無(wú)需供電的智能隱形眼鏡朝著無(wú)創(chuàng)持續(xù)健康監(jiān)測(cè)邁出了重要一步。通過(guò)消除復(fù)雜的組件，這類鏡片為安全、舒適、易于解讀且經(jīng)濟(jì)的家庭測(cè)試鋪平了道路。盡管仍處于早期階段，但這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)有潛力使糖尿病患者能夠更方便地控制自己的血糖水平。

審核編輯：劉清