一项新研究发现，一种‘隐形眼镜上的实验室’可以测量眼泪中的神经递质血清素，可能提供一种新颖的可穿戴方法，以非侵入性地分析压力水平。洛杉矶的特拉萨基生物医学创新研究所生物医学设备中心主任朱杨志表示：‘眼泪可能成为一种实用的、非侵入的生化信息来源，可以随着时间的推移反复测量。’“目前，大多数生物标志物检测仍依赖于抽血或孤立的实验室测量，只提供快照。基于隐形眼镜的可穿戴平台最终可能使在日常环境中更连续地跟踪生化变化成为可能。”压力与许多疾病的发展相关，如抑郁症和精神分裂症。目前，医生通常使用问卷或日记来测量压力，但这些方法高度主观，复杂了准确评估。在这项新研究中，研究人员寻求创建一种测量血清素的设备，以实现潜在的客观压力评估方法。血清素通常被称为‘好感觉’激素，在调节情绪中起着核心作用。它主要存在于消化道、血液和神经系统中，但在眼泪中也可以找到少量。因此，科学家探索眼泪是否可能提供一种非侵入性且易于获得的方式来分析血清素水平。然而，因为血清素仅以非常低的浓度存在，朱表示：“传感器需要极其灵敏，同时能够区分眼泪中的血清素和其他分子。”开发智能隐形眼镜朱及其团队制造了软质、可重复使用的水凝胶镜片，封装了柔性生物兼容石墨烯和银电极，采用曲折图案打印设计，旨在经受反复变形。一个叫做铁氟龙的化合物被结合到石墨烯上，以帮助以强而可重复的方式检测血清素。研究人员在实验室的培养皿中测试了这些智能隐形眼镜，使用商业可得的人工眼泪并在其中加入血清素。镜片可以检测到每升仅72万亿分之一的血清素，远低于人类眼泪中约每升150亿分之一的平均血清素浓度。实验还显示，镜片在反复翻转、折叠、拉伸和扭曲超过28天后仍能保持功能。科学家们还在实验室的培养皿中测试了从10名志愿者那里收集的眼泪，这些眼泪是在他们分别进行一对压力任务（公众演讲和数学挑战）前后五分钟收集的。如预期，随着压力增大，眼泪中的血清素水平下降。此外，研究人员还将一片隐形眼镜放置在麻醉的活猪眼睛上约五分钟。当眼睛接受含有50和100纳摩尔血清素的人工眼泪时，镜片能够检测到血清素。此外，镜片没有造成感染或刺激的迹象。朱说：“我们能够使用软隐形眼镜平台检测到眼泪中非常低浓度的血清素，同时保持镜片的透明率、柔韧性和舒适性。”当这些镜片在实验室和与猪的实验中用于检测血清素时，科学家们使用柔性镍导线将镜片连接到读取设备。朱和他的同事们开发了一种概念验证的无线版本镜片，结合了微型近场通讯（NFC）芯片和可拉伸天线，用于无电池的传感和基于智能手机的数据传输。然而，他们表示需要进一步的优化、安全性测试和验证。（朱表示，这些镜片也可以制作成矫正版本。）非侵入性生物传感的前景总的来说，‘我认为这项工作突出了可穿戴生物传感的一个令人兴奋的方向——超越心率和温度等物理信号，朝向分子信息的连续监测’，加州理工学院生物医学工程教授魏高表示，他并未参与这项研究。“眼睛和眼泪液体提供了一个有趣的界面，因为它们可能允许在不抽血的情况下进行反复的生化测量。”在科学家们将小鼠的运动限制在每天几个小时以增加其压力的实验中，研究人员发现小鼠血液和眼泪中的血清素水平都下降到了相似的程度。这些发现表明，眼泪可能为血液中的血清素水平提供一种非侵入性的窗口，但在医生可能在医学上使用这些镜片之前，还需要更多的测试，朱说。“我们需要了解眼泪中的血清素如何在不同个体、一天中的不同时间、压力条件、眼表状态和疾病条件下变化，以及这些测量如何与血液生物标志物和临床评估相关。