人类体液和分泌物中含有被称为生物标志物的分子，这些分子包含了关于身体健康和疾病存在的大量信息。在泪液、汗液和唾液等分泌物中，泪液被认为是生物标志物的最佳来源，其浓度与血液中发现的相似。泪液也是无菌的，易于获取，并且不易受到温度变化、蒸发和分泌率的影响。
泪液中发现的有用且可测量的生物标志物包括钠离子，它们是干眼症的有用指标，以及葡萄糖分子，这是糖尿病的早期诊断工具。此外，测量泪液的pH值可以用于检查细胞活力、药物有效性和疾病迹象。
因此，能够有效收集泪液并实时测量其pH值和生物标志物水平是非常理想的。一种正在积极探索的方法是隐形眼镜生物传感器的概念。这种隐形眼镜可以设计成在其表面包含微小的通道，用于引导泪液流入微小的储液池进行收集和监测。
目前，被称为水凝胶的柔韧且透明的材料被商业上用于制造隐形眼镜；它们易于使用且成本效益高。然而，迄今为止，它们并未被证明是制造通道和储液池的理想材料，因为它们对所需的制造技术敏感。在之前的努力中，水凝胶对某些制造方法所需的溶剂或温度和真空条件造成的变形很敏感。其他方法生产的水凝胶通道具有粗糙的表面或不均匀的尺寸。
一个包括特拉萨基生物医学创新研究所团队的协作团队，开发了一种制造方法来应对制造用于生物标志物传感的水凝胶隐形眼镜的所有挑战。团队首先优化了水凝胶的成分，以获得弹性特性，这将允许其被塑造成各种形状，并具有光滑的表面轮廓。接下来，他们使用3D打印模具在水凝胶中制作了微通道。制造过程的最后一步是通过将额外的水凝胶层粘合到微通道表面来封闭水凝胶通道。
一旦成功完成原型，就对其在通道和收集流体方面的性能进行了广泛测试。在不同水平的 hydration 下测量了人工泪液在通道中的流速，在完全脱水时测量到零流速，在完全 hydration 时观察到自发全流。
在这些测试中一个值得注意的观察是，当水凝胶轻微脱水时，通道中的液体流动会停止，但当施加额外的有节奏的压力时，流动会恢复。这是对眼睛眨眼也会提供必要的压力和额外 hydration，以允许隐形眼镜中的泪液流动，因此也在眼睛中的假设的重要支持。
“除了我们成功地在商业隐形眼镜水凝胶中制造微通道外，我们还发现眼睛眨眼的压力可能通过这些微通道促进镜片中的泪液交换，”特拉萨基研究所的研究团队的张世明博士说。“这是一个令人兴奋的发现，因为它为镜片成为预防干眼症的一种手段打开了可能性，这是一种在隐形眼镜佩戴者中常见的病症。我们旨在开发一种通过增强眼睛中的泪液流动来主动治疗这种病症的专利隐形眼镜。”
团队接下来原型了传感器，以收集、测试和测量通过微通道流动的人工泪液的pH值。还测试了钠水平，结果显示了诊断目的的可接受和预期的钠检测范围。
额外的目标将是微调湿度、水凝胶 hydration 和施加压力等因素，以增强生物传感隐形眼镜的所有流速和动力学。还有计划在设计最终隐形眼镜之前，在较薄的水凝胶薄膜中实验较小的通道。
“这里描述的成功原型的生产及其不断努力完善其功能标志着隐形眼镜生物传感的一个重大进展，”特拉萨基研究所的主任兼首席执行官阿里·卡德莫斯尼博士说。“这种创新工作非常符合我们研究所的使命，即为个人恢复或增强健康创造解决方案。”