Bio-sensing kontaktlinse kunne en dag måle blodsukker, andre kropsfunktioner

Gennemsigtige biosensorer indlejret i kontaktlinser kan snart give læger og patienter mulighed for at overvåge blodglukoseniveauer og et væld af andre tegn på sygdom uden invasive test. Forskere siger, at bio-sensing linser, baseret på teknologi, der førte til udviklingen af ​​smartphones med mere levende skærme, også potentielt kunne bruges til at spore stofbrug eller tjene som et tidligt opdagelsessystem for kræft og andre alvorlige medicinske tilstande.

Forskerne vil præsentere deres arbejde i dag på det 253. nationale møde og udstilling af American Chemical Society (ACS).

"Disse biosensorer vil sandsynligvis ikke sætte blodlaboratorier i drift, "siger Gregory S. Herman, Ph.d. "Men jeg tror, ​​at vi kan lave en masse diagnostik ved hjælp af oplysninger, der kan ekstraheres fra tåredråber i øjet."

Herman tænkte først på at bruge bio-sensing, mens han arbejdede i industrien. Der, han og to kolleger opfandt en forbindelse sammensat af indiumgallium -zinkoxid (IGZO). Denne halvleder revolutionerede elektronik, tilbyde forbrugere skærme med højere opløsning på fjernsyn, smartphones og tablets, mens du sparer strøm og forbedrer berøringsfølsomheden på berøringsskærmen.

Efter at han flyttede til Oregon State University i 2009, Herman begyndte at undersøge denne teknologis biomedicinske applikationer. I særdeleshed, han ønskede at finde en måde at hjælpe mennesker med diabetes løbende med at overvåge deres blodglukoseniveauer mere effektivt ved hjælp af biofølende kontaktlinser.

Kontinuerlig glukosemonitorering-i stedet for prick-and-test tilgangen-hjælper med at reducere risikoen for diabetesrelaterede sundhedsproblemer, Siger Herman. Men de fleste kontinuerlige glukoseovervågningssystemer kræver indsættelse af elektroder forskellige steder under huden. Dette kan være smertefuldt, og elektroderne kan forårsage hudirritation eller infektioner.

Herman siger, at biofølende kontaktlinser kan fjerne mange af disse problemer og forbedre overholdelsen, da brugerne let kan udskifte dem dagligt. Og, i modsætning til elektroder på huden, de er usynlige, som kunne hjælpe brugerne med at føle sig mindre selvbevidste om at bruge dem.

For at teste denne idé, Herman og hans kolleger udviklede først en billig metode til fremstilling af IGZO elektronik. Derefter, de brugte metoden til at fremstille en biosensor indeholdende et gennemsigtigt ark af IGZO-felt-effekt-transistorer og glucoseoxidase, et enzym, der nedbryder glukose. Når de tilføjede glukose til blandingen, enzymet oxiderede blodsukkeret. Som resultat, pH -værdien i blandingen ændrede sig, og på tur, udløste ændringer i den elektriske strøm, der strømmer gennem IGZO -transistoren.

I konventionelle biosensorer, disse elektriske ændringer ville blive brugt til at måle glukosekoncentrationerne i interstitialvæsken under en patients hud. Men glukosekoncentrationer er meget lavere i øjet. Så enhver biosensor indlejret i kontaktlinser skal være langt mere følsom. For at løse dette problem, forskerne skabte nanostrukturer i IGZO -biosensoren, der var i stand til at påvise glukosekoncentrationer meget lavere end fundet i tårer.

I teorien, Herman siger mere end 2, 500 biosensorer - der hver måler en anden kropslig funktion - kunne være indlejret i en 1 millimeter firkantet plaster af en IGZO kontaktlinse. Når de er fuldt udviklet, Herman siger, biosensorerne kunne overføre vigtige sundhedsoplysninger til smartphones og andre Wi-Fi- eller Bluetooth-aktiverede enheder.

Hermans team har allerede brugt IGZO -systemet i katetre til at måle urinsyre, en vigtig indikator for nyrefunktion, og undersøger muligheden for at bruge den til tidlig påvisning af kræft og andre alvorlige tilstande. Imidlertid, Herman siger, at der kan gå et år eller mere, før en prototype biofølende kontaktlinse er klar til dyreforsøg.