多數人戴隱形眼鏡是為了美觀,你能想象,有一天為了健康而戴上隱形眼鏡嗎?美國俄勒岡州立大學的研究人員們,正在致力于這樣一項實驗,利用超薄晶體管技術,研發可以測量血糖、預測健康問題的隱形眼鏡。
俄勒岡州立大學教授 Gregory Herman 帶領的團隊,研發出了一款透明的生物傳感器,將該傳感器附于隱形眼鏡上,就能用來發現許多疾病的癥狀。現階段,這款產品只能測量血糖值,但研發團隊相信,不久的將來,它就能用來測量其它生命體征、預警健康問題了,甚至可能預警癌癥的發生。幾年后,藥店貨架上,你可能就會找到這款特別的隱形眼鏡了。不過目前,研發團隊還面臨許多技術難題。4 月 5 日,該項研究于第 253 屆 ACS(美國化學學會)展會上得到展示。
這項研究展開的初衷是為了幫助糖尿病患者。如今,糖尿病患者可以通過皮下植入傳感器,持續監測血糖水平。但是,皮下植入可引發疼痛、皮膚過敏、感染等問題。與之相比,一次性生物傳感隱形眼鏡則優勢明顯,隱性眼鏡更實用、更安全,幾乎不會引起任何創傷。
幾年前,Herman 與他的同事便想到,將由鎵氧化鋅化合物組成的半導體,應用于診斷醫學。這類半導體為電子產品帶來了革命性變革,使高清電視、智能手機、平板電腦的問世成為可能。
制作隱形眼鏡樣品時,研究人員首先制作了由透明的鎵氧化鋅晶體管切片、葡萄糖氧化酶切片組成的生物傳感器。傳感器與葡萄糖接觸時,葡萄糖氧化酶會將血糖氧化,這樣傳感器的 PH 值就會發生變化,通過鎵氧化鋅晶體管中流過的電流就能測得血糖值了。在鎵氧化鋅生物傳感器上,安有微小的納米結構,使傳感器可以探測到眼淚中的微量葡萄糖。
據 Herman 統計,在鎵氧化鋅隱形眼鏡上,每 1 平方毫米就能容納 2500 個生物探測器,每個探測器可以分別探測人體不同的生命體征。
人的每一滴眼淚都蘊含了大量的人體信息,除了血糖值,未來隱形眼鏡還將能監測乳酸(與敗血癥、肝病相關)、多巴胺(與青光眼相關)、尿毒素(與腎功能相關)、蛋白質(與癌癥相關)等等人體數值。研發團隊的目標,就是從在隱形眼鏡上安裝一個傳感器擴展到數個傳感器。不過現在,生物傳感器只能測量血糖值,至于其它數據能不能測得,還有待時間的考驗。
這款生物傳感器仍處于研發階段,沒有正式與隱形眼鏡結合。理想的情況下,最終成果的數據將可由無線電傳播,并且無線電信號可直接為隱形眼鏡充電。現階段,還沒有實現將數據由傳感器傳向其它設備,研究人員仍需針對控制電流的方法進行進一步研究。
2014 年,谷歌也有一項類似的計劃,應用于診斷醫學領域。不過 Herman 認為,他的研究將更進一步,研發團隊可以讓隱形眼鏡的所有組成物都透明不可見。與 Herman 團隊利用的透明鎵氧化鋅晶體管不同,谷歌是將微型無線芯片、微型血糖探測器夾于隱形眼鏡的兩層材料之間。
如果要制造一次性鎵氧化鋅隱形眼鏡,那它的價格就不能太貴。不過 Herman 認為,控制造價不是問題。他們使用的鎵氧化鋅超薄晶體管技術,與制造手機使用的技術十分相近,手機中 100 個晶體管的價格都沒有 10 美分(約合人民幣 6 角 8 分),因此無需擔心鎵氧化鋅的造價問題。但是,其它方面的成本還需控制,這款隱形眼鏡的價格能否真正低廉,還有待商榷。
理想情況下,一年內,研究人員就可以在動物身上實驗這款裝有生物傳感器的隱形眼鏡。盡管這項研究 4 月 5 日才在 ACS 展會上公開,但相關研究論文已在 Nanoscale 及 applied Materials & Interfaces 期刊上發表。
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