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研究内容

无线跟踪眼压并提供反馈药物管理的工程可穿戴设备在 青光眼 治疗 中是非常理想的,但由于尺寸有限、无线操作和无线交叉耦合等问题,目前仍然具有挑战性。

中山大学 谢曦 教授课题组开发了一种集成的无线诊断 隐形眼镜 (WTCL),用于在高风险眼压情况下进行电感应眼压原位监测和电触发抗青光眼药物给药。微创、智能、无线和治疗的特点使无线治疗隐形眼镜成为一种非常有前途的青光眼治疗系统。相关研究工作以“Intelligent wireless theranostic contact lens for electrical sensingand regulation of intraocular pressure”为题发表在国际著名期刊Nature Communications上。

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研究要点

要点1.作者开发了一种集成的无线诊断隐形眼镜(WTCL),用于原位电感应眼压和按需抗青光眼药物输送。该系统中,无线传感器和无线能量传输(WPT)接收机的专业设计使不同工作频率的信道分离不存在交叉耦合,确保了集成系统中模量的独立功能。

要点2.WTCL采用了高度紧凑的结构设计和电路布局,使眼压传感和按需传输电路高度集成在隐形眼镜的曲面和有限表面上,而不会造成视觉阻塞。

要点3.眼内压(IOP)电容式传感电路具有LCR电路独特的悬臂结构,其中每个夹有超软空气介质膜的电容传感板可以对IOP变化进行超灵敏响应,产生可检测的共振频率信号,用于无线记录。

要点4.药物传递电路利用一种高效的无线能量传输(WPT)电路,驱动涂有涂层的抗青光眼药物通过离子导入触发进入水溶液,这为药物传递提供了一个电气开关,并增强药物在角膜的渗透。

WTCL的微创、智能、无线和治疗特点使该平台成为促进IOP管理和治疗急性闭角型青光眼的一个极有前途的工具。

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研究图文

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图1. 实时和原位IOP监测和给药的WTCL示意图。

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图2. WTCL的设计和制造过程示意图。

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图3. WTCL的IOP传感性能。

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图4.WTCL的WPT性能。

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图5. 避免交叉耦合和药物传递模拟。

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图6. 综合WTCL的传感和治疗性能。

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文献详情

Intelligent wireless theranosticcontact lens for electrical sensing and regulation of intraocular pressure

Cheng Yang, Qianni Wu, Junqing Liu, Jingshan Mo,Xiangling Li, Chengduan Yang, Ziqi Liu, Jingbo Yang, Lelun Jiang, Weirong Chen,Hui-jiuan Chen, Ji Wang, Xi Xie*

Nat. Commun.

DOI: 10.1038/s41467-022-29860-x

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通讯作者

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谢曦,中山大学电子与信息工程学院、光电材料与技术国家重点实验室教授,博导,生物电子平台带头人。中山大学附属第一医院双聘教授。国家级青年型人才。本科毕业于中山大学,博士毕业于美国斯坦福大学,随后在美国麻省理工学院Langer和Anderson教授实验室从事博士后研究工作。

谢曦教授团队围绕发展“高端生物传感芯片”(Bio-MEMS)领域,致力于发展微纳加工技术构建新型的三维微纳芯片,原创性研制具有高灵敏性、高生物相容性、多功能性的微介入式三维传感芯片,为新一代高精密生物科研仪器与可穿戴智能设备提供重要技术支持:(1)在活体层面,发展新型的微创式诊疗系统的制备与集成技术,解决实时检测体内疾病的关键难点;(2)在离体细胞层面,系统性发展安全穿刺细胞膜的微纳器件技术,解决多时间点检测、调控活细胞内部信息的关键难点。

近年来在微纳生物器件、穿戴/植入式诊疗器件方面的工作发表了一系列研究成果在国际著名期刊,通讯/一作论文发表在Nature Nanotechnology,Nature Biomedical Engineering,ACS Nano,Nano Letters等期刊。

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