隐形眼镜利用微流控技术监测并治疗青光眼

# 智能隐形眼镜自动调控青光眼给药 来源：https://spectrum.ieee.org/smart-contact-lens-glaucoma-microfluidics 全球逾8000万人罹患青光眼（https://glaucoma.org/articles/glaucoma-worldwide-a-growing-concern），使其成为仅次于白内障的第二大失明原因。该病由眼内压升高损伤视神经所致，虽无法治愈，但可通过药物控制眼压延缓进展。 如今，研究人员开发出一种无需电子元件的智能隐形眼镜（https://spectrum.ieee.org/smart-contact-lens-detects-diabetes-and-glaucoma），可实时监测病情并自动给药。全聚合物镜片内置微流控传感器监测眼压，并配有压力触发的药库，眼压升高即自动释药。 “很多患者忘记按时点药，”Terasaki 生物医学创新研究所助理教授朱仰志（https://terasaki.org/institute/yangzhi）说，“我们的技术无需用户手动操作或触发，一切靠传感器和闭环给药完成。” ## 用于青光眼治疗的隐形眼镜（https://spectrum.ieee.org/tag/glaucoma） 目前眼压测量的金标准要求患者到诊所检查，往往数月一次，只能获得零星数据，难以捕捉青光眼动态。此外，既往研究（https://www.ajo.com/article/S0002-9394(05)00557-X/abstract）发现，近一半患者在首次取药后六个月内停止治疗。 此前已有用智能镜片治疗青光眼（https://spectrum.ieee.org/glaucoma-test）的尝试。2016年，美国 FDA 批准 Triggerfish（https://www.sensimed.ch/sensimed-triggerfish/），在镜片中嵌入电子元件实现连续眼压监测。其他团队也研制出集成测压与释药功能的电子智能隐形眼镜（https://www.nature.com/articles/s41467-022-34597-8）。 但朱仰志指出，刚性电子元件与脆弱角膜之间的机械失配易引发刺激与不适。“说实话，电子控制最精准，但不够用户友好，生物相容性和长期佩戴舒适度差，”他说，“我们需在精度与用户舒适间找到更好平衡。” 他与同事的方案是：用全聚合物软镜片，借助微流控（https://spectrum.ieee.org/tag/microfluidics）技术感知压力并按需给药。微流控利用微观通道与腔室操控液体，常用于生物分析或医疗诊断（https://spectrum.ieee.org/tag/diagnostics）。 Yangzhi Zhu/Terasaki Institute for Biomedical Innovation 团队用 3D 打印模具在镜片底层嵌入微通道与药库，药库内填充特制丝蛋白海绵，可快速吸收自身重量 2700 倍的液体。 其中一个药库装红色液体用于测压。眼压升高时，药库受压，红色液体沿蜿蜒微通道推进。手机成像 App 内置卷积神经网络，识别不同状态下的微通道图像，测压准确率 94%。 两个载药库构成给药系统（https://spectrum.ieee.org/tag/drug-delivery），经微通道将药物送至眼表。眼压升高时，药库受压，药物被推出。通过调整通道宽度可设定触发阈值，实现个性化给药，甚至可在不同压力水平释放两种药物。 ## 微流控压力传感器与药物释放 朱仰志表示，该原型装置在 4 月 8 日发表于《Science Translational Medicine》的论文（https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.ads9541）中报道，一次可载药两周。微通道狭窄，仅对青光眼特征的持续升压响应，不会因眨眼、吞咽等短暂压力尖峰误触发。 兔实验显示，该智能隐形眼镜（https://spectrum.ieee.org/tag/smart-contact-lens）的闭环给药效果与常规滴眼液相当，同时可准确监测眼压，连续佩戴 14 天无炎症或其他生物相容性问题。 普渡大学生物医学与机械工程教授李智焕（https://engineering.purdue.edu/ME/People/ptProfile?resource_id=127246）认为，新装置巧妙整合了测压与给药，避免了电子元件带来的舒适性与安全顾虑，“这对长期佩戴和实际应用至关重要，尤其是青光眼这类慢性病。” 但他也指出，舍弃电子元件意味着精度与鲁棒性降低；更关键的是，测压需用户举手机对准眼睛，无法实现连续监测。青光眼常出现夜间等时段的瞬时压力波动，该系统会遗漏这些临床关键数据。 尽管如此，李智焕认为该技术可作为电子方案的有益补充。“与电子系统联用，可形成协同策略——间歇或阈值式监测/治疗用简单、低成本、更舒适的无电子镜片；连续、高分辨率数据由电子设备提供。” 朱仰志表示，该工艺的制造流程与现有隐形眼镜生产高度兼容，且个性化所需参数可在常规验配过程中由医生采集。团队已申请临时专利，推进商业化。除青光眼外，该平台还有望扩展至干眼、糖尿病视网膜病变、年龄相关性黄斑变性等多种眼病。