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经过特殊设计的隐形眼镜使用眼泪监测患者健康

人的体液和分泌物包含被称为生物标志物的分子,其中包含有关人体健康和疾病存在的大量信息。在眼泪,汗水和唾液等分泌物中,眼泪被认为是生物标志物的最佳来源,其浓度与血液中的浓度相似。眼泪也是无菌的,容易获得,并且不易受到温度变化,蒸发和分泌速率的破坏作用。

在眼泪中发现的有用且可测量的生物标志物包括钠离子(它是干眼病的有用指示剂)和葡萄糖分子(一种糖尿病的早期诊断工具)。同样,测量眼泪的pH值可用于检查细胞活力,药物有效性和疾病征兆。

因此,非常需要能够有效收集眼泪并实时测量其pH和生物标志物水平的能力。隐形眼镜生物传感器的想法是一种正在积极探索的方法。这样的隐形眼镜可以设计成在其表面上包括微小的通道,以引导眼泪流入微小的容器中以进行收集和监控。

柔软而透明的材料,称为水凝胶,目前在商业上用于制造隐形眼镜。它们易于使用且具有成本效益。然而,迄今为止,由于它们对所需的制造技术敏感,因此尚未证明它们是用于形成槽道和容器的理想材料。在先前的努力中,水凝胶易受溶剂或某些制造方法所需的温度和真空条件引起的变形的影响。其他方法产生了具有粗糙表面或尺寸不均匀的水凝胶通道。

一个由Terasaki生物医学创新研究所的团队组成的协作团队开发了一种制造方法,以应对制造用于生物标志物传感的水凝胶隐形眼镜的所有挑战。该团队首先优化了水凝胶的成分以获得弹性特征,从而可以将其设计成具有光滑表面轮廓的各种形状。接下来,他们使用3D打印模具在水凝胶中形成微通道。制造过程的最后一步是通过将另一层水凝胶粘合到微通道表面上来封闭水凝胶通道。

成功的原型制作完成后,将对它在引导和收集流体方面的性能进行广泛的测试。在不同的水合水平下测量通道中人造眼泪的流速,在完全脱水时测得零流量,在完全水合时测得完全自发流量。

在这些测试中值得注意的观察是,当水凝胶轻度脱水时,通道中的液体流动将停止,但是当施加额外的有节奏的压力时,流动将恢复。这是对以下假说的重要支持,该假眼眨眼还将提供必要的压力和额外的水合作用,以允许眼泪在隐形眼镜(从而在眼睛)中流动。

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