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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

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?美国俄勒冈州立大学的研究人员们,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。

俄勒冈州立大学教授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。

22.jpg

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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    科学家发明了一种隐形眼镜,检查身体是主要职能

    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?美国俄勒冈州立大学的研究人员们,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。

    俄勒冈州立大学教授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。

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    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。