韓科學家開發新智慧隱形眼鏡,無痛、即時監測葡萄糖水平

作者 | 發布日期 2018 年 01 月 29 日 18:50 | 分類 奈米 , 尖端科技 , 材料 follow us in feedly

總是用戳手指滴血的侵入式方式量血糖,就算只是小傷口刺久了也會害怕,研究人員因此一直致力於尋找無創、無痛的替代方法。現在南韓研究團隊提出了已進行活兔實驗、且報告無不良反應的葡萄糖監測智慧隱形眼鏡,兔子不僅未感不適,設備還能準確追蹤兔子眼中的葡萄糖值變化,商業化或許只是時間上的問題。



隱形眼鏡結合生物感測器並非新想法,2014 年時 Google 就宣布正在開發一種葡萄糖監測隱形眼鏡──但到現在還處於研發階段,沒有結果。此外,融合了電子元件的智慧隱形眼鏡通常昂貴、鏡片變得不透明且脆弱易碎,可能損害配戴者的視力甚至造成永久傷害。

一般來說,偵測葡萄糖的智慧隱形眼鏡常見問題包括:不透明的感測器電子材料、晶片會導致使用者視野缺失;剛硬的電子元件異物會頻繁刺激眼瞼,且可能損害角膜;元件整合至軟鏡片時可能因彎曲摺疊而損壞。

南韓蔚山科學技術院(UNIST)與成均館大學研究團隊現在設計新的智慧隱形眼鏡原型,將上述問題一併解決。他們將 3 種主要組件「葡萄糖感測器」、「無線電力傳輸天線」、「即時感測數據的 LED 顯示燈」全部以超細柔性電線連接,整合至一個透明、靈活可拉伸的奈米結構,再把該結構放到隱形眼鏡上,接著只要利用眼睛正常分泌的淚水(比如眨眼時)就可偵測葡萄糖值。

血糖情況正常時綠色 LED 燈會一直亮著,超過預警值就會關閉,以提醒穿戴者注意葡萄糖水平已異常(不過穿戴者也要記得照鏡子才能注意到 LED 燈是亮是暗)。

在這塊小小奈米天地裡,天線負責接收來自發射器的無線訊號,並將其轉換成葡萄糖感測器和 LED 燈需要的微量電力,研究人員也特地將奈米結構沿著隱形眼鏡邊緣排列以避開瞳孔視野,並利用一種彈性材料最大限度地減少光線散射,提高鏡片透明度。

▲ 新設計的智慧隱形眼鏡最大限度地減少光線散射,提高鏡片透明度。(Source:論文

團隊已透過活兔進行了 5 小時實驗測試,當鏡片放入小兔眼中時牠們沒有排斥,隨後研究人員將葡萄糖溶液注入兔子眼內,LED 燈也如期熄滅。

奧瑞岡州立大學化學工程學家 Gregory Herman 去年也開發了類似的葡萄糖監測隱形眼鏡,而他本人對這個南韓團隊印象深刻,亦認為此次原型是個強大的設計。新研究已發表在《Science Advances》期刊。

《IEEE Spectrum》報導,主要作者 Jang-Ung Park 認為 5 年內智慧隱形眼鏡就有機會商業化,且新興技術不僅用於葡萄糖監測,軟性電子還能直接提供藥物,免去使用者偶爾忘記吃藥的麻煩。

但是,這不代表離商業化之路沒有什麼大阻礙,《The Verge》表示,眼淚中的葡萄糖讀數其實不太能可靠反應出血液中的血糖數據,醫界仍在確認兩者關聯性是否足夠。醫師認為,雖然許多企業已投入研究,但離商業化應該還有段路要走。

(首圖來源:擷取自研究論文

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