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为解决眼部疾病及全身性疾病监测与治疗问题，研究人员开展智能隐形眼镜（SCLs）相关研究，发现其在疾病诊疗方面潜力巨大，意义重大。
隐形眼镜长久以来备受人们青睐，用于视力矫正，它比传统眼镜更方便、舒适，且安全性和实用性有口皆碑。随着材料科学和生物医学技术的进步，隐形眼镜逐渐演变成智能隐形眼镜（SCLs），它融合了电子信息技术和生物医学，具备多种医疗功能。
SCLs 不仅能矫正视力，还在医疗保健领域发挥关键作用，比如疾病监测、诊断和治疗。眼泪是体液的一部分，SCLs 与眼泪持续接触，非常适合检测眼睛发出的各种生物信号。而且，由于血 - 泪屏障的存在，眼泪的化学成分与血液中的生物标志物紧密相关，这使得 SCLs 可用于评估全身生物标志物。部分 SCLs 还嵌入了近场通信（NFC）芯片，能将健康数据实时显示在智能手机上，满足了人们对精准、全面和个性化医疗保健的需求。目前，科研人员正致力于开发针对各种生物标志物的优化检测策略，进一步拓展 SCLs 的应用潜力。
近年来，SCLs 的应用取得了显著进展。2021 年 3 月，Jang 等人研发出一种用于诊断和治疗慢性眼表炎症（OSI）疾病的 SCL。OSI 疾病包括干眼症和睑板腺功能障碍等，发病率越来越高，但部分患者临床症状不典型，诊断存在困难，容易出现假阴性结果。Jang 等人利用高度特异性的抗原 - 抗体识别机制，在隐形眼镜中嵌入石墨烯场效应晶体管生物传感器。这种生物传感器用基质金属蛋白酶 - 9（MMP - 9）特异性抗体进行功能化修饰，通过改变电信号来检测眼泪中 MMP - 9（OSI 的关键生物标志物）的浓度。该传感器在 1 至 500 ng/ml?1的 MMP - 9 浓度范围内响应出色，涵盖了 OSI 的诊断标准浓度范围。这种传感器与其他电子元件、天线和 NFC 芯片集成，构建出可个性化、便捷监测 OSI 的 SCL。而且，这种 SCL 在机械变形后仍能保持稳定，适应软性隐形眼镜的柔韧性。搭配专为眼睑设计的热敷贴片，该集成设备为慢性 OSI 的诊断和治疗提供了个性化方案，实现了连续、无创的健康管理。SCL 和贴片在兔子和人体上进行了测试，验证了其安全性和有效性。
Kim 等人在解决慢性 OSI 问题的基础上，将创新方法拓展到青光眼的治疗上。青光眼是导致不可逆失明的主要原因之一，眼压（IOP）是青光眼进展的关键可变风险因素。Kim 团队设计了一种带有应变传感器的 SCL，并通过特殊图案设计了软硬区域，以集中眼压变化引起的微小变形。这种设计使设备无需额外的数据放大器或噪声滤波器，就能以极高的灵敏度检测到微小变化，分辨率达到 0.014 mmHg，超越了现有的商业设备。此外，该技术利用 NFC 技术实现向智能手机的无线数据传输，软件的集成还方便了眼压读数的自校准，大大提高了应变测量的准确性。值得一提的是，由于采用了独立的液态金属镓铟（EGaIn）互连以及由银纳米纤维和银纳米线混合组成的可拉伸天线，这种 SCL 非常柔软。与金标准眼压测量法相比，该 SCL 为实时眼压监测提供了一种简单有效的解决方案，对青光眼的早期检测和管理至关重要。
Park 等人的实验室在开发用于局部眼部疾病的 SCL 取得成果后，将目光转向全身健康监测。他们构建了带有电化学葡萄糖传感器的 SCL，用于监测泪液葡萄糖（TG），以此作为血糖（BG）监测的替代方法。在这个系统中，固定在电化学传感器工作电极上的葡萄糖氧化酶与眼泪中的葡萄糖发生反应，生成葡萄糖酸内酯和 H2O2。随后，普鲁士蓝将生成的 H2O2还原，通过测量电流变化就能确定葡萄糖浓度。令人惊喜的是，该传感器对葡萄糖的检测限可达 0.02 mM，证明其具备监测 TG 水平的能力。为进一步验证 TG 和 BG 之间的相关性，研究人员对正常兔子进行了口服葡萄糖耐量试验，对正常和糖尿病兔子进行了静脉葡萄糖耐量试验，并进行了深入的相关性分析，证实这种方法能够实时动态测量葡萄糖浓度，为研究 TG - BG 关系提供了有价值的信息。研究人员还提出了 “个性化延迟时间” 的概念，以考虑个体葡萄糖代谢的差异，表明该指标可为每个用户进行校准，实现精准的 BG 监测。他们的研究在比格犬身上进行了严格测试，并开展了人体初步研究，充分考虑了不同饮食习惯对葡萄糖代谢的影响，突出了 SCLs 为佩戴者提供准确健康指导、为医疗专业人员提供关键信息的潜力。
除了诊断，SCLs 的应用还拓展到了治疗领域。Lee 等人领导的团队开发了一种基于近红外光疗法的 SCL，用于治疗糖尿病视网膜病变。这种 SCL 集成了能发射 630 至 1000 nm 波长光的无线发光二极管，其中约 670 nm 波长的光专门用于治疗糖尿病视网膜病变。治疗过程中，发射光的强度可远程调节，以确保安全性和有效性。后续对患病兔子的分子生物标志物和主要临床症状进行监测发现，每周使用发光二极管 SCLs 3 次，每次 15 分钟，在 8 周内接受 120 μW 的光照，可有效改善糖尿病视网膜病变。而且，测量视网膜厚度发现，这种光疗方法减轻了视网膜神经损伤，对早期患者可能尤其有益。其作用机制可能是刺激内皮细胞产生一氧化氮，一氧化氮可扩张血管、缓解缺氧，从而减少病理性新生血管形成，维持视网膜的正常结构和功能。与传统的玻璃体视网膜注射或手术干预相比，这种无创治疗方法能显著提高患者的依从性，为患者提供了更易接受、更舒适的治疗选择。
SCLs 作为精确、无创、实时的可穿戴医疗设备，受到了广泛关注。不过，SCL 技术仍面临诸多挑战。例如，提高 SCLs 的稳定性对其商业化至关重要，SCLs 必须足够耐用，能经受住消毒或恶劣环境的考验，并长时间保持功能。同时，要确保 SCLs 及其降解产物具有良好的生物相容性，不会刺激或损害眼表微环境和角膜上皮。此外，小型化、电源供应、制造工艺、监管审批和市场不确定性等，都是 SCLs 迈向商业化需要面对的问题。
尽管困难重重，但随着材料和工程技术的进步，SCLs 在疾病监测和治疗方面的能力不断拓展。一些先进材料的开发大大提高了隐形眼镜的透氧性，能很好地平衡透氧性、含水量和机械性能，使得长时间佩戴隐形眼镜成为可能，还能改善角膜上皮浅层病变、泪液黏蛋白小球含量升高等临床并发症，为 SCLs 的发展提供了平台技术。SCLs 的应用潜力还不止于此，由于视网膜与中枢神经系统起源于外胚层，且有研究表明视网膜与神经退行性疾病有关，SCLs 有望成为中枢神经系统评估的无创工具。此外，多功能集成是 SCLs 的一个重要发展方向。先进传感器技术与快速发展的医疗人工智能相结合，可在可穿戴设备和更广泛的医疗保健系统中实现实时生理监测和快速治疗干预。复杂算法和人工智能驱动的分析框架的集成，有助于进行全面的数据分析，实现生命周期管理，提高患者的生活质量。
总体而言，电子信息技术、材料科学和生物医学的进步将推动 SCLs 在可预见的未来，在提升整体医疗保健水平方面发挥更重要的作用。
