Transparante biosensoren ingebed in contactlenzen zouden artsen en patiënten binnenkort in staat kunnen stellen om de bloedglucosespiegels en tal van andere veelbetekenende tekenen van ziekte te controleren zonder invasieve tests. Wetenschappers zeggen dat de bio-sensing lenzen, gebaseerd op technologie die leidde tot de ontwikkeling van smartphones met levendigere schermen, kan ook mogelijk worden gebruikt om drugsgebruik te volgen of als een systeem voor vroege detectie van kanker en andere ernstige medische aandoeningen.

De onderzoekers presenteren hun werk vandaag op de 253e National Meeting &Exposition van de American Chemical Society (ACS).

"Deze biosensoren zullen bloedlabs waarschijnlijk niet failliet laten gaan, " zegt Gregory S. Herman, doctoraat "Maar ik denk dat we veel diagnostiek kunnen doen met behulp van informatie die kan worden geëxtraheerd uit traandruppels in het oog."

Herman kwam voor het eerst op het idee om bio-sensing te gebruiken toen hij in de industrie werkte. Daar, hij en twee collega's vonden een verbinding uit die bestaat uit indium gallium zinkoxide (IGZO). Deze halfgeleider zorgde voor een revolutie in de elektronica, consumenten beeldschermen met een hogere resolutie op televisies aan te bieden, smartphones en tablets, terwijl u energie bespaart en de gevoeligheid van het aanraakscherm verbetert.

Nadat hij in 2009 naar de Oregon State University verhuisde, Herman begon de biomedische toepassingen van deze technologie te onderzoeken. Vooral, hij wilde een manier vinden om mensen met diabetes te helpen hun bloedglucosewaarden voortdurend efficiënter te controleren met behulp van bio-sensing contactlenzen.

Continue glucosemonitoring - in plaats van de prik-en-testbenadering - helpt het risico op diabetesgerelateerde gezondheidsproblemen te verminderen, zegt Herman. Maar de meeste continue glucosemonitoringsystemen vereisen het inbrengen van elektroden op verschillende locaties onder de huid. Dit kan pijnlijk zijn, en de elektroden kunnen huidirritatie of infecties veroorzaken.

Herman zegt dat bio-sensing contactlenzen veel van deze problemen kunnen elimineren en de therapietrouw kunnen verbeteren, aangezien gebruikers ze gemakkelijk dagelijks kunnen vervangen. En, in tegenstelling tot elektroden op de huid, ze zijn onzichtbaar, waardoor gebruikers zich minder zelfbewust voelen over het gebruik ervan.

Om dit idee te testen, Herman en zijn collega's ontwikkelden eerst een goedkope methode om IGZO-elektronica te maken. Vervolgens, ze gebruikten de benadering om een ​​biosensor te fabriceren die een transparant vel IGZO-veldeffecttransistoren en glucose-oxidase bevat, een enzym dat glucose afbreekt. Toen ze glucose aan het mengsel toevoegden, het enzym oxideerde de bloedsuikerspiegel. Als resultaat, de pH-waarde in het mengsel verschoof en, beurtelings, veroorzaakte veranderingen in de elektrische stroom die door de IGZO-transistor vloeit.

In conventionele biosensoren, deze elektrische veranderingen zouden worden gebruikt om de glucoseconcentraties in de interstitiële vloeistof onder de huid van een patiënt te meten. Maar glucoseconcentraties zijn veel lager in het oog. Dus alle biosensoren die in contactlenzen zijn ingebed, zullen veel gevoeliger moeten zijn. Om dit probleem aan te pakken, de onderzoekers creëerden nanostructuren in de IGZO-biosensor die glucoseconcentraties konden detecteren die veel lager waren dan in tranen.

In theorie, Herman zegt meer dan 2, 500 biosensoren - die elk een andere lichaamsfunctie meten - zouden kunnen worden ingebed in een vierkante pleister van 1 millimeter van een IGZO-contactlens. Als ze eenmaal volledig zijn ontwikkeld, Herman zegt, de biosensoren kunnen vitale gezondheidsinformatie verzenden naar smartphones en andere Wi-Fi- of Bluetooth-apparaten.

Het team van Herman heeft het IGZO-systeem al gebruikt in katheters om urinezuur te meten, een belangrijke indicator van de nierfunctie, en onderzoekt de mogelijkheid om het te gebruiken voor vroege detectie van kanker en andere ernstige aandoeningen. Echter, Herman zegt dat het een jaar of langer kan duren voordat een prototype bio-sensing contactlens klaar is voor dierproeven.