使用可穿戴隐形眼镜持续监控眼内压对于早期发现和治疗青光眼、术后近视等眼部疾病至关重要。不过，无论是在治疗前使用药物，还是在没有神经反馈机制的情况下推迟治疗，都无法确保精确诊断或达到治疗的最佳效果。随着科技的不断进步，可穿戴设备已经从简单的健康追踪器发展到了能够进行复杂医疗监测的高科技产品。

北京理工大学团队报告了一种神经假体隐形眼镜启用的感-运动系统，实现了即时护理眼压监测和实时显示。神经假体隐形眼镜基于二维Ti3C2T_x_ MXene，具有特殊设计的蛇形结构，展现出12.52 mV/mmHg的高灵敏度和卓越的稳定性。它能够将IOP信息转换为电信号，并通过Ti3C2T_x_ MXene温度传感器校正后，校正后的电信号通过电路板传输到神经中心，最终调节相应的运动活动以警告眼压变化，从而形成一个从眼压信号产生到神经感知再到运动活动的闭环系统。

为了验证神经假体隐形眼镜的生物相容性和潜在生物应用，将其插入兔眼内并连接活体大鼠体外，结果表明设计的神经假体隐形眼镜具有优异的生物相容性，并且能够成功监测眼压信号的变化。

该开创性研究成果以“Neuroprosthetic contact lens enabled sensorimotor system for point-of-care monitoring and feedback of intraocular pressure”为题发表在国际顶级期刊Nature Communications上（https://doi.org/10.1038/s41467-024-49907-5）。北京理工大学沈国震教授、李腊副教授为论文的共同通讯作者。

突破性产品：神经假体隐形眼镜

青光眼作为不可逆失明的第二大原因，全球约有8000万人受到影响，预计到2040年将增加到1.18亿人。72%的青光眼患者在晚期才被检测出来，错过了最佳治疗时机。因此，找到早期检测青光眼的方法并采取预防措施非常重要。在这种情况下，眼内压的增加被视为最明显的预兆症状，因此持续监测眼压可以减少由青光眼引起的失明发生率。此外，对于接受近视矫正手术（这一程序逐年增加，预计到2050年将达到50亿例）和眼部过度使用群体的患者来说，即时护理眼压监测的重要性不亚于青光眼。

随着超越视力矫正功能的可穿戴智能隐形眼镜（SCL）的兴起，通过集成多种电子传感器、微处理器、通信和显示组件，提供非侵入性、连续的眼压监测，对于眼病的准确诊断和治疗非常有效。例如，Kim等人开发了一种包含基于金纳米管的应变传感器、药物输送系统和集成电路的智能隐形眼镜，通过释放噻吗洛尔同时监测和控制眼压。

Park及其团队报告了一种带有硅应变传感器的智能隐形眼镜，用于准确测量眼内压。然而，这些报道的智能隐形眼镜缺乏生物反馈功能，无法模拟自然眼压刺激神经诱导的运动活动，这未能补偿由于个体疼痛感知和交感反应的差异而提供的有限或被忽视的信息，导致及时有效的医疗治疗不足。

因此，构建高眼压与体感皮层之间的联系具有重要意义。基于神经形态设备的视网膜形态神经元和人工反射弧已经被证明可以建立刺激和神经元之间的关系。

创新技术：温度校正和神经-运动反馈

面对上述挑战，研究人员提出了一种通过材料工程、器件架构模拟、智能隐形眼镜制造、神经-运动反馈、系统集成和功能验证的生物相容性和稳定的神经假体隐形眼镜（NCL）。制造的NCL可以将温度校正的眼压信息转换为电信号，然后传输到体感皮层，并导致运动皮层发出指示到坐骨神经，最终使腿部抽搐，形成一个从眼压信号产生到神经感知再到运动活动的闭环系统。神经假体隐形眼镜中的应变计和温度传感器由Ti3C2T_x_ MXene材料制成，这减少了制造的复杂性，并提高了与软半球基底的兼容性。

由于引入了蛇形电极设计，Ti3C2T_x_ MXene基应变传感器实现了12.52 mV/mmHg的高灵敏度和优越的稳定性（在1小时后没有显著的性能下降），这使得温度校正的电信号传输到神经中心，并调节相应的运动活动以警告眼压的增加或减少。

在医疗科技的不断革新中，神经假体隐形眼镜代表了智能可穿戴设备在眼科疾病管理中的一个新里程碑。这项研究不仅为青光眼患者提供了一种更为精确和便捷的监测手段，也为未来的智能医疗设备发展提供了新的思路和方向。随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，我们期待这款隐形眼镜能够早日进入临床应用，为患者带来更高质量的生活。

参考资料：

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