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科学家发明了一种隐形眼镜,检查身体是主要职能

发布日期:2017-04-11   http://www.zgjsyw.com
导读:多数人戴隐形眼镜是为了美观,你能想象,有一天为了健康而戴上隐形眼镜吗?美国俄勒冈州立的研究人员们,正在致力于这样一项实验,利用超薄晶体管技术,研发可以测量血糖、预测健康问题的隐形眼镜。

科学家发明了一种隐形眼镜,检查身体是主要职能

导语

多数人戴隐形眼镜是为了美观,你能想象,有一天为了健康而戴上隐形眼镜吗?美国俄勒冈州立的研究人员们,正在致力于这样一项实验,利用超薄晶体管技术,研发可以测量血糖、预测健康问题的隐形眼镜。

俄勒冈州立教授 Gregory Herman 带领的团队,研发出了一款透明的生物传感器,将该传感器附于隐形眼镜上,就能用来发现许多疾病的症状。现阶段,这款产品只能测量血糖值,但研发团队相信,不久的将来,它就能用来测量其它生命体征、预警健康问题了,甚至可能预警癌症的发生。几年后,药店货架上,你可能就会找到这款特别的隐形眼镜了。不过目前,研发团队还面临许多技术难题。4 月 5 日,该项研究于第 253 届 ACS(美国化学学会)展会上得到展示。


这项研究展开的初衷是为了帮助糖尿病患者。如今,糖尿病患者可以通过皮下植入传感器,持续监测血糖水平。但是,皮下植入可引发疼痛、皮肤过敏、感染等问题。与之相比,一次性生物传感隐形眼镜则优势明显,隐性眼镜更实用、更安全,几乎不会引起任何创伤。


几年前,Herman 与他的同事便想到,将由镓氧化锌化合物组成的半导体,应用于诊断医学。这类半导体为电子产品带来了革命性变革,使高清电视、智能手机、平板电脑的问世成为可能。


制作隐形眼镜样品时,研究人员首先制作了由透明的镓氧化锌晶体管切片、葡萄糖氧化酶切片组成的生物传感器。传感器与葡萄糖接触时,葡萄糖氧化酶会将血糖氧化,这样传感器的 PH 值就会发生变化,通过镓氧化锌晶体管中流过的电流就能测得血糖值了。在镓氧化锌生物传感器上,安有微小的纳米结构,使传感器可以探测到眼泪中的微量葡萄糖。




据 Herman 统计,在镓氧化锌隐形眼镜上,每 1 平方毫米就能容纳 2500 个生物探测器,每个探测器可以分别探测人体不同的生命体征。


人的每一滴眼泪都蕴含了大量的人体信息,除了血糖值,未来隐形眼镜还将能监测乳酸(与败血症、肝病相关)、多巴胺(与青光眼相关)、尿毒素(与肾功能相关)、蛋白质(与癌症相关)等等人体数值。研发团队的目标,就是从在隐形眼镜上安装一个传感器扩展到数个传感器。不过现在,生物传感器只能测量血糖值,至于其它数据能不能测得,还有待时间的考验。


这款生物传感器仍处于研发阶段,没有正式与隐形眼镜结合。理想的情况下,最终成果的数据将可由无线电传播,并且无线电信号可直接为隐形眼镜充电。现阶段,还没有实现将数据由传感器传向其它设备,研究人员仍需针对控制电流的方法进行进一步研究。


2014 年,谷歌也有一项类似的计划,应用于诊断医学领域。不过 Herman 认为,他的研究将更进一步,研发团队可以让隐形眼镜的所有组成物都透明不可见。与 Herman 团队利用的透明镓氧化锌晶体管不同,谷歌是将微型无线芯片、微型血糖探测器夹于隐形眼镜的两层材料之间。


如果要制造一次性镓氧化锌隐形眼镜,那它的价格就不能太贵。不过 Herman 认为,控制造价不是问题。他们使用的镓氧化锌超薄晶体管技术,与制造手机使用的技术十分相近,手机中 100 个晶体管的价格都没有 10 美分(约合人民币 6 角 8 分),因此无需担心镓氧化锌的造价问题。但是,其它方面的成本还需控制,这款隐形眼镜的价格能否真正低廉,还有待商榷。


理想情况下,一年内,研究人员就可以在动物身上实验这款装有生物传感器的隐形眼镜。尽管这项研究 4 月 5 日才在 ACS 展会上公开,但相关研究论文已在 Nanoscale 及 applied Materials & Interfaces 期刊上发表。


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