隐形眼镜与框架眼镜的完美组合:一款能监控糖尿病与释放药物的智能眼镜

这一智能眼镜中的隐形眼镜含有芯片,用于控制药物的释放。外观酷炫的框架眼镜则能与隐形眼镜进行通信,并为其进行无线充电。

       研究者们近日开发出了一款由框架眼镜与隐形眼镜组成的智能眼镜。该智能眼镜可以用来监测糖尿病病情并实现按需给药。这一智能眼镜中的隐形眼镜含有芯片,用于控制药物的释放。外观酷炫的框架眼镜则能与隐形眼镜进行通信,并为其进行无线充电。

       
       如果这一设想能够成功实现,这意味着糖尿病患者们无需再为了测量血糖浓度,而忍受着每天数次戳破指头的痛楚。同时,这一新型智能眼镜也将成为一种简易而有效地治疗糖尿病常见并发症引起的眼部疾病的手段。

       来自韩国浦项科技大学材料工程学院的韩世光(Sae Kwang Hahn)教授介绍说,这一款具有遥控功能的隐形眼镜还能用来治疗其他眼部疾病与感染。韩教授与他的研究生金道熙(Do Hee Keum)在最近的世界生物材料大会(World Biomaterials Congress)上展示了他们在智能眼镜系统领域的研究工作。

       糖尿病视网膜病变与青光眼,是引起视力受损乃至致盲的两个最为常见的病因。视网膜病变是由于血糖浓度过高,破坏了视网膜内部的细小血管而引起的。青光眼则是由于眼部压力过高,引起视觉神经受损。治疗青光眼的常见手段是使用能够降低眼压的眼药水,现在科学家们也正在为视网膜病变开发含有多种氨基酸与化学成分的眼药水。
       
       韩教授提到,动物实验表明,泪水中的葡萄糖浓度可以用来有效地估测血糖浓度。这一新型的智能眼镜系统能非常便捷地持续测量糖尿病患者的血糖浓度,并在检测到血糖浓度升高时,对佩戴者发出警告,并为与糖尿病相关的眼部病变提供治疗。

       隐形眼镜镜片由两块柔软的硅基水凝胶夹裹着一块环形电路组成。电路由四个部分组成:一个电化学血糖传感器,微控芯片,药物释放系统,以及一个能从框架眼镜无线接受能量的感应线圈。当泪水中葡萄糖的浓度升高时,传感器的输出电流随之增加,芯片随后将这一信号无线传输给框架眼镜。框架眼镜上的一个LED小灯随即被点亮,发出预警信号以避免血糖浓度进一步升高。

       使用者可以通过语音的方式,命令框架眼镜向隐形眼镜的芯片发送释放药物的信号。在将来,眼镜上的控制电路可以实现整个过程自动化,由眼镜自行决定何时需要进行药物释放。释放药物时,芯片能够将十个药物驻囊中的一个打开。这些药物驻囊是研究者们在水凝胶制备过程中预留的微腔,并由一层金电极薄膜覆盖。控制芯片向薄膜施加电压,使其溶解并释放药物。

       为了测试血糖传感器的灵敏度,研究者们将其置于人工眼泪溶液中。在长达三周的测试时间里,即使研究者们不断地将葡萄糖浓度升至峰值,传感器的输出电流也没有降低的迹象。韩教授说,由于隐形眼镜中包含了较多的药物剂量,其使用期将长达一个月之久。

       谷歌与诺华公司也在研究相似的问题。谷歌于2015年三月份获得了具有糖尿病监控功能的隐形眼镜专利。在专利中,它提到了一个能与隐形眼镜通信并为其充电的读取装置,但是并未介绍这一设备的细节。除此之外,韩教授说,“我们的智能隐形眼镜的特色在于其具有一个柔性的给药系统。”几乎与谷歌同时,韩教授与他在浦项科技大学与麻省总医院的同事们携手拥有了这个技术的专利。

       与此同时,其他研究者们正在研究可以测量眼压的隐形眼镜。一家瑞士公司Sensimed已经在欧洲发售这种能测量眼压的隐形眼镜。最近,研究者们报道了一种能够测量血糖浓度并利用微针头将药物输送至血管的腕带。

       所有的这些概念都将为糖尿病患者带来翻天覆地的变化。当然这一切的前提是,这些设备不仅可靠,同时百姓们也能负担得起。
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