一种智能隐形眼镜能够重复测量泪液中的血清素(serotonin)水平,为监测心理压力提供了一种便捷且易于获取的方法。这种“隐形眼镜实验室”(lab-on-a-contact-lens)平台在《科学转化医学》(Science Translational Medicine)上进行了描述,展示了可穿戴诊断工具如何用于远程追踪健康状况。该技术适用于市售软性隐形眼镜,使这一创新能够融入现有技术。
来自加利福尼亚州洛杉矶Terasaki生物医学创新研究所(Terasaki Institute for Biomedical Innovation)的Minwoo Kim博士及其同事报告称:“这项工作为未来开发可穿戴、非侵入性眼部平台以监测泪液血清素动态奠定了基础。”
压力评估的现有局限
与压力相关的内分泌反应对于理解人类表现和心理健康至关重要。传统评估严重依赖自我报告问卷,这可能具有主观性,或者依赖静脉穿刺等侵入性采样。血清素是一种神经递质,作为压力的关键调节因子,通常也是抗抑郁药物的靶点。它存在于泪液中,但传统采样方式具有侵入性——涉及试纸条、微毛细管或海绵,可能影响泪液化学,并且只能提供特定时间点的快照。
随着智能隐形眼镜作为可穿戴生物传感器平台的出现,研究人员检验了其作为易于重复采样血清素的介质的价值。团队创建了一种软性水凝胶镜片,集成了可打印、可拉伸的电化学传感器,用于检测泪液中的血清素。一种电化学可刷新氧化还原表面可在重复测量之间恢复基线。
性能验证与初步测试
首先,Kim及其同事用人工泪液校准了这种可逆的隐形眼镜实验室平台,确定了72皮摩尔的检测限和0.1至500纳摩尔的动态范围。在类似泪液的环境中,镜片经过反复翻转、折叠、拉伸和扭曲,仍能保持功能和稳定性超过四周。通过在猪身上的评估,证明了其在眼中的安全性和生物相容性,而在慢性压力小鼠模型中,泪液血清素浓度与血清和泪液中的皮质醇呈负相关。
一项涉及30名参与者的首次人体初步研究显示,镜片捕捉到了在演讲和算术等压力任务期间泪液血清素的变化,支持了泪液血清素与压力之间的关系。然而,研究人员承认,这些人体测试是“离线”的,并未让参与者佩戴镜片。他们进一步指出,电化学测量主要使用有线配置,而非完全集成的无线隐形眼镜,这可能无法完全反映真实世界的佩戴部署。
团队建议:“通过进一步开发、无线集成和临床验证,基于泪液的隐形眼镜生物传感器可能实现日常生活环境中的无创纵向生化动态监测。此类平台可以补充现有评估压力相关生理变化的方法,支持个性化监测,并将软性隐形眼镜的作用从视力矫正扩展到可穿戴诊断和远程健康监测。”
来源:Inside Precision Medicine(英文原文,生物航编译,内容以原文为准)