无线监测眼压并按需释放药物!中国科学家开发出新型智能诊疗隐形眼镜

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  青光眼是全球常见的眼科疾病,也是第二大导致失明的原因,因为该疾病会对传递视觉信息到大脑的视神经造成损伤,导致不可逆的视力丧失或失明。随着人口老龄化日益加剧,青光眼患病率也在逐年增加。据相关数据统计,目前,全球青光眼患者数已近8000万,我国患者已超过2000万,其中致盲人数超过1/4。

  已知病理性眼压增高是青光眼的主要风险因素。增高的眼压通过机械压迫和引起视神经缺血两种机制导致视神经损伤。眼压增高持续时间愈久,视功能损害愈严重。然而,眼压会随着人的活动和昼夜节律而变化,这使得治疗具有挑战性。但如果能在早期发现,治疗可以在大多数情况下阻止或减缓青光眼恶化。因此,早期发现青光眼并及时采取治疗是至关重要的。

  2022年5月17日,发表在《Nature Communications》上的一项最新研究中,来自中山大学第一附属医院谢曦教授团队开发了一种无线且无需电池的隐形眼镜,可以监测眼压并按需释放药物,从而达到治疗青光眼的目的。

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  眼部浸润着一种称为房水的液体,它不断地由睫状体产生,多余的房水会经后房-瞳孔-前房角-排出进入血液。房水具有维持眼内压的功能。也就是说,眼压取决于房水的量。当房水不能正常排出时,就会导致眼压升高,从而引发青光眼。

  青光眼的传统治疗手段通常包括滴眼液、激光治疗或降低眼压的手术 。

  日常的处方滴眼液使用起来非常不方便,因为它会与眼泪混合,然后流出眼角,并从脸上顺流而下,而不是进入眼睛里。

  近年来,紧贴眼睛的隐形眼镜对于提供眼部疾病的治疗有着巨大的潜力。但是,将电路和传感器等纳入小巧。超薄、灵活和可弯曲的隐形眼镜中是一个极具挑战性的工作。而且,它还需要有足够的敏感度来检测眼压变化,并根据需要缓慢释放精确剂量的药物,所有这些操作都不能破坏视力和刺激眼睛。

  在这项新研究中,研究人员开发了一种集成的无线治疗性角膜接触镜(隐形眼镜),用于在高风险眼压条件下进行原位眼压监测和电触发药物管理。

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  这种新型治疗性隐形眼镜为双层镜片,镜片上涂有抗青光眼药物溴莫尼丁,镜片中间夹有一层超薄的空气膜。这层空气膜钩住了一个悬臂式电路,当气膜被眼球向外的压力压缩时,电路会感知眼压的变化。当眼压达到高风险水平时,它能通过离子电渗法触发抗青光眼药物穿过角膜屏障进入眼前房。此外,还可以在其中添加抗生素,使佩戴者更不容易受到细菌感染。药物输送模块是一个高效电路,无需电线即可提供电力。

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  研究人员表示,双层镜片的设计实现了紧凑的结构,以容纳定位在隐形眼镜边缘区域的多个电子模块。这意味着它不会阻碍佩戴者的视线。该设备虽然复杂,但与现有的大规模和具有成本效益的制造工艺兼容。

  目前,研究人员已经在与人类眼球相似的离体猪眼球和活体兔子中测试了这款隐形眼镜。在实验中,实验组兔子的眼压保持在较低水平,并且没有像对照在用溴莫尼丁治疗后出现病情反弹

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  研究人员表示,这个智能系统提供了非常有前景的治疗方法,并且它还可以扩展用于其他眼科疾病。这将积极推动新一代个性化健康管理治疗诊断系统的出现。

  论文链接:

  https://www.nature.com/articles/s41467-022-29860-x

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