青光眼是全球不可逆失明的首要病因，受人口老齡化的顯著推動，全球患病率正在大幅上升，這一數(shù)字預(yù)計將從2020年的8000萬例增長至2040年的約1.34億例。作為一種慢性、進行性且無法治愈的疾病，青光眼需要早期診斷、持續(xù)監(jiān)測和長期治療，以維持視力并保障生活質(zhì)量。眼內(nèi)壓（IOP）在青光眼的發(fā)病機制和臨床管理中起著核心作用。降低眼壓仍是青光眼治療的基石。研究表明，眼壓降低20%至30%可延緩或阻止疾病進展。然而常規(guī)局部療法往往受患者依從性差的制約，且標準診室壓平眼壓計僅能測量靜態(tài)數(shù)據(jù)，無法捕捉眼內(nèi)壓的動態(tài)變化。智能隱形眼鏡已成為居家實時眼內(nèi)壓監(jiān)測并反饋指導(dǎo)治療的有效潛在工具，但多數(shù)產(chǎn)品依賴較重或硬質(zhì)的電子元件，影響佩戴舒適性、安全性和視覺效果。據(jù)麥姆斯咨詢介紹，寺崎生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究所和中山大學(xué)等機構(gòu)的聯(lián)合研究團隊開發(fā)了一種無電池、全聚合物微流控“診療一體化”智能隱形眼鏡（AP-TSCL），該器件無需笨重的電子元件即可實現(xiàn)眼內(nèi)壓響應(yīng)的自主青光眼治療。相關(guān)研究成果已經(jīng)以“Real-time intraocular pressure monitoring and responsive drug release in preclinical models by an all-polymer smart contact lens”為題發(fā)表于近期的Science Translational Medicine期刊。圖1 用于實時眼內(nèi)壓監(jiān)測和自主可編程治療的AP-TSCL設(shè)計。（A）使用場景示意圖，展示集成眼內(nèi)壓傳感與藥物遞送功能的貼合眼球的可穿戴隱形眼鏡。（B）人工眼球上的AP-TSCL實物照片；紅色部分為眼內(nèi)壓傳感單元，黑/綠色部分為藥物儲庫。（C）多層夾心式結(jié)構(gòu)示意圖，可實現(xiàn)眼內(nèi)壓傳感與藥物遞送組件的緊湊集成。（D）AP-TSCL工作原理：與眼壓變化相關(guān)的角膜變形會使液體界面發(fā)生位移，實現(xiàn)無創(chuàng)眼內(nèi)壓讀取；眼壓升高進而減小微腔體積，從而觸發(fā)治療性藥物的釋放。AP-TSCL的系統(tǒng)設(shè)計及工作原理AP-TSCL與角膜表面完美貼合，并隨眼內(nèi)壓的變化發(fā)生形變。這種形變將角膜緣的擴張轉(zhuǎn)化為集成傳感器可檢測的機械信號，實現(xiàn)眼內(nèi)壓的實時讀出，進而將治療藥物直接釋放在角膜表面。AP-TSCL具有三層結(jié)構(gòu)：（1）下層為微流控鏡片層，包含用于藥物儲存和眼內(nèi)壓傳感的微通道與微腔室；（2）中間層為仿生機械活性抗溶脹絲海綿（BASS）層，兼具應(yīng)變傳感組件和藥物儲庫的功能；（3）上層為軟性隱形鏡片層。所開發(fā)的AP-TSCL將無創(chuàng)微流控眼內(nèi)壓傳感器與多級壓力門控給藥結(jié)構(gòu)集成在一起。嵌入式微流控通道設(shè)定了不同的激活閾值，使AP-TSCL能夠在眼內(nèi)壓升高時發(fā)生形變，從而驅(qū)動藥物儲庫的階段性釋藥。圖3 基于計算機視覺的實時眼內(nèi)壓監(jiān)測分析流程AP-TSCL系統(tǒng)通過機械響應(yīng)機制實現(xiàn)藥物的自主遞送，而非電子驅(qū)動的閉環(huán)系統(tǒng)。與現(xiàn)有最先進設(shè)計中利用實時傳感器、信號處理和執(zhí)行器來調(diào)節(jié)給藥劑量的智能隱形眼鏡不同，本設(shè)計無需外部電子元件：藥物儲庫本身兼具傳感器和執(zhí)行器的功能，僅當眼內(nèi)壓超過預(yù)設(shè)閾值時才發(fā)生形變并釋放藥物。AP-TSCL通過機械方式打開微流控流道來遞送藥物，無需任何電子觸發(fā)即可實現(xiàn)傳感與執(zhí)行的耦合。這種按需給藥功能由集成微腔的形變激活，而微腔的形變是對眼內(nèi)壓變化導(dǎo)致的角膜和隱形眼鏡曲率變化做出的響應(yīng)。圖4 通過AP-TSCL中的微流控設(shè)計調(diào)控眼內(nèi)壓響應(yīng)型藥物遞送由于微流控通道的體積更大，更寬的通道需要更高的眼內(nèi)壓閾值才能釋放藥物。具體而言，0.5 mm的微流控通道（藍色標注）在眼內(nèi)壓達到22 mmHg時釋放藥物，該閾值與青光眼高風險相關(guān)。藥物釋放過程發(fā)生在眼內(nèi)壓從16 mmHg升至22 mmHg，隨后又回落至16 mmHg的過程中。研究人員測試了微流控通道寬度分別為0.5 mm、0.7 mm和1 mm的AP-TSCI，以探究高眼內(nèi)壓條件下的藥物釋放曲線，模擬青光眼的病情進展。在體外（人工眼模型）、離體（牛眼球）和體內(nèi)（兔高眼壓模型）研究中，AP-TSCL實現(xiàn)了與眼壓計匹配的眼內(nèi)壓監(jiān)測，在預(yù)設(shè)閾值以上觸發(fā)噻嗎洛爾或溴莫尼定的眼內(nèi)壓響應(yīng)型給藥，且降眼壓效果與常規(guī)局部療法相當。這一臨床前研究證據(jù)表明，該全集成平臺有望克服現(xiàn)有技術(shù)的關(guān)鍵局限，為個性化眼部護理提供可臨床轉(zhuǎn)化的解決方案。圖5 由AP-TSCL實現(xiàn)的多模式眼內(nèi)壓控制，包括單級聯(lián)合釋放和程序化多級釋放圖6 應(yīng)用AP-TSCL的眼內(nèi)壓監(jiān)測和治療控制總結(jié)而言，這款無需電源和電子元件的軟性隱形眼鏡，朝著集成診斷與治療功能、實現(xiàn)智能眼部健康服務(wù)的多功能眼部醫(yī)療器械邁出了重要一步。它為開發(fā)一系列“隱形眼鏡藥劑學(xué)”工具奠定了基礎(chǔ)，進而提供與人類健康相關(guān)的臨床信息，同時也為下一代無需電源、無電子元件的軟性隱形眼鏡構(gòu)筑了基礎(chǔ)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)便捷的診斷與治療功能。DOI: 10.1126/scitranslmed.ads9541延伸閱讀：
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