近十年來，人們對基于隱形眼鏡的平臺投入了大量研究，隱形眼鏡已從單純的視力矯正轉向可穿戴智能設備，能夠實現診斷和原位治療。材料科學、眼科和工程學領域的進步使隱形眼鏡的持續改進成為可能。角膜表面提供了一種便捷的人體生理界面，進而使隱形眼鏡能夠成為疾病診斷和藥物輸送的有用平臺。此外，眼睛作為傳感部位具有更廣泛的診斷應用潛力。因此，隱形眼鏡傳感器有潛力改善診斷和治療。近些年，藥物輸送隱形眼鏡的發展取得了顯著進展，為青光眼、干眼癥和角膜炎等眼部疾病的治療帶來了多種診療方案，其潛在優勢有望徹底改變這些疾病的治療。
微流控器件提供了一種能夠高效精確操控并分析微量流體的微型化平臺。這些器件具有微通道網絡，可以結合執行多種功能，例如混合、泵送和容納等。由于具有樣本消耗低、生物相容性、透明性和多功能集成等優勢，微流控器件已廣泛應用于各種生物醫學應用。近些年，微流控隱形眼鏡（MCL）因其能夠實現眼內實時淚液處理而引起了特別關注，其關鍵優勢包括減少污染、快速響應、連續監測、與不同傳感技術整合、精確性和控制釋放等。微流控隱形眼鏡被廣泛用作傳感平臺和藥物輸送裝置。微流控隱形眼鏡能夠引導淚液流動并與不同試劑混合，使其成為高效的傳感器。軟性微流控隱形眼鏡內部微流體網絡在眼壓波動下的變形以及微通道內流體的位移被用于監測眼壓變化。微流體網絡能夠在不損害隱形眼鏡基本性能的情況下容納和釋放藥物，為傳統局部給藥提供了一種有前景的替代方案。
據麥姆斯咨詢介紹，印度曼尼普爾高等教育學院應用納米科學中心的研究人員近期在Microsystems & Nanoengineering期刊上發表了一篇題為“Microfluidic contact lens: fabrication approaches and applications”的綜述文章。這篇綜述總結了微流控隱形眼鏡的設計和制造進展，重點介紹了制造微流控隱形眼鏡所采用的主要方法。此外，還詳細討論了微流控隱形眼鏡的各種應用，尤其是眼部疾病的診斷和給藥。除了概述該領域的最新研究進展，論文還討論了微流控隱形眼鏡所面臨的挑戰和未來方向。
微流控隱形眼鏡的制造方法
將微流控元件集成到隱形眼鏡中是開發功能型微流控隱形眼鏡的首要步驟，目前主要有兩種流行的制造方法。第一種方法是將微流控設計整合到傳統模具中，然后復制到隱形眼鏡上。第二種方法是在已制造的隱形眼鏡上嵌入所需要的微流控特征，并確保微流控通道不覆蓋中央光學區域，從而不影響用戶的視力。
第一種方法本質上是軟光刻技術，這是一種用于集成微流控系統制造的熱門且有價值的技術。軟光刻包括一系列技術，涉及從原始硬母版復制出軟質聚合物模具，例如聚二甲基硅氧烷（PDMS），通常通過光刻工藝制造。3D打印是一種能夠高精度定制化制造復雜幾何元件的制造工具。研究人員已探索3D打印在微流控領域的潛力，從直接打印微流控元件到制造母模板。立體光刻等3D打印技術的分辨率提升，使得可以在隱形眼鏡上制造更小、更復雜的特征。最近有研究報道了通過立體光刻3D打印制造特征尺寸小至100 μm的微元件。這種方法允許在水凝膠以及基于PDMS的隱形眼鏡上制造微流控特征。3D打印技術的進步在改進微流控隱形眼鏡的制造方面具有巨大潛力，最終目標是直接打印功能性微流控隱形眼鏡。
微流控隱形眼鏡的制造技術
微流控隱形眼鏡制造技術對比分析
微流控元件制造的一種替代方案是激光圖案化。通過激光進行表面工程和微加工是材料加工領域一個深入研究的方向。總結來說，盡管激光圖案化提供了快速和精確的修飾，但模具鑄造方法更適合大規模生產微流控隱形眼鏡。通過3D打印技術在曲面模具上制造微流控特征，減少了通過熱成型和折疊進行2D到3D轉換的復雜性。
微流控隱形眼鏡的應用進展
在隱形眼鏡上制造的各種微流控元件可用于不同的應用。微流控隱形眼鏡的應用大致可分為以下兩類：首先，微流控隱形眼鏡可用作傳感平臺；其次，微流控隱形眼鏡可用作給藥裝置。微流控隱形眼鏡可用于感測各種眼部參數，包括淚液中的各種生物標志物或眼睛的特性，如眼壓和眼表溫度等。本綜述還重點討論了微流控隱形眼鏡在眼部給藥中的應用，以及其它一些應用。
利用微流控隱形眼鏡進行眼壓監測
利用微流控隱形眼鏡進行眼部生物標志物的檢測
利用微流控隱形眼鏡進行給藥
展望未來，盡管過去幾年來已經開發了多種制造微流控隱形眼鏡的策略，但微流控隱形眼鏡的大規模制造仍然是一項具有挑戰性的任務，因為這些技術大多依賴傳統平面微結構制造的3D轉換。盡管少數研究采用了3D打印技術和曲面模具，但隱形眼鏡上封閉微特征的制造仍然是一個耗時且勞動密集的過程，需要進一步研究。預計，未來直接3D打印微流控隱形眼鏡將成為一種可靠的制造工具，這將促進微流控隱形眼鏡的快速和定制化生產。量熱檢測和基于智能手機的成像讀取系統是與微流控隱形眼鏡整合用于眼部診斷的簡便方法。針對不同環境和眼睛顏色改進成像系統，將增強微流控隱形眼鏡的傳感能力，同時，還需要進一步優化眼球運動、眨眼和個體眼球特征的影響。除此之外，能夠根據眼部環境變化進行多重診斷和給藥的智能微流控隱形眼鏡，將成為邁向更優質醫療保健的重要一步。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41378-025-00909-3
延伸閱讀：
《蘋果在血壓監測領域的發明專利與產業布局分析》
《即時診斷應用的生物傳感器技術及市場-2022版》
《蘋果在無創血糖監測領域的發明專利與產業布局分析》
《基于拉曼光譜的血糖監測專利態勢分析-2024版》
《雅培輔理善瞬感持續血糖監測傳感器產品分析》
《糖尿病管理技術及市場-2025版》
