视网膜电图（ERG）涉及测量视网膜中的电位，是诊断和研究眼部疾病的有力工具。然而，ERG 的多电极系统通常构建在坚硬、不舒服的隐形眼镜之上。

为了解决这个问题，日本的研究人员开发了一种基于商用软性隐形眼镜的创新多电极 ERG 系统。该系统展示了卓越的性能和生物相容性，将有助于突破 ERG 的极限。

图示：视网膜上测量的电位包含重要信息，可以帮助早期诊断眼部疾病，如青光眼和色素性视网膜炎。在这项研究中，研究人员开发了一种基于商用一次性隐形眼镜的多电极系统，可以方便地进行此类测量。

图片来源：早稻田大学 Takeo Miyake

眼病在世界范围内变得越来越普遍，部分原因是人口老龄化，但也因为与前几代人相比，我们的屏幕时间大大增加。考虑到由于虚拟和增强现实等技术，我们对显示器的使用很可能会不断增加，因此我们必须改进我们的诊断技术，以早期发现和监测眼部疾病。

在眼科医生可以使用的工具库中，视网膜电图检查 (ERG) 仍然具有尚未开发的潜力。简而言之，ERG 包括从角膜表面测量视网膜中神经元和其他细胞产生的电位。许多眼部疾病会导致人的 ERG 信号异常，包括青光眼、色素性视网膜炎和糖尿病性视网膜病变。尽管存在多种类型的 ERG 测量设备，但很少有 ERG 电极可以同时测量来自视网膜不同区域的多个局部 ERG 信号。在大多数情况下，此类测量是使用放置在硬性隐形眼镜上的电极进行的。这使得手术更加复杂、昂贵，并且对患者来说尤其不舒服。

在此背景下，日本早稻田大学信息生产系统研究生院（简称IPS）Takeo Miyake教授领导的研究小组着手开发一种新型软ERG多电极系统来克服这些问题。最新研究于 2024 年 5 月 7 日发表在「Advanced Materials Technologies 」杂志上，描述了他们的发现。该报告由IPS的 Saman Azhari 以及山口大学眼科系的 Atsushige Ashimori 和 Kazuhiro Kimura 共同撰写。

所提出的系统利用市售商用的软性一次性隐形眼镜。研究人员首先将这种隐形眼镜浸入含有单体 3,4-乙烯二氧噻吩 (EDOT) 的溶液中。然后，他们将精心设计的金网电极及其各自的连接线放置在隐形眼镜的内表面上。通过在含有 EDOT 的溶液中循环电流，单体形成一种称为 PEDOT 的缠结聚合物，它可以很好地粘附在隐形眼镜上并固定金组件。

这种方法的一个关键优点是，在干燥条件下使用直流电压可以使PEDOT层过度氧化，从而在集电线上形成高度绝缘的表层。这种绝缘对于确保流经金线的不同视网膜信号或与源自眼睛其他区域的信号不会相互干扰至关重要。通过精心设计电极的金网以在过度氧化过程中扩散电流，封装网状区域的PEDOT不会过度氧化，从而确保与眼睛良好的电接触。

图示：多电极视网膜电图 (ME.ERG) 记录装置的示意图，展示了使用微电极阵列在人眼对光刺激的反应下进行记录的过程。示意图包括测量和装置制造机制以及已制造设备的图像。

图片来源：早稻田大学 Takeo Miyake

这一创新工艺的成果是用于 ERG 测量的灵活且高度透明的多电极系统，其与商用一次性隐形眼镜一样舒适。研究人员仔细检查了多电极的光电特性，并在兔子身上进行了一些实验，正如 Miyake 评论的那样：“我们的设备用于动物实验，证实了其生物相容性，并表明电极位置与光强度之间存在相关性。记录的 ERG 信号。换句话说，我们的设计可以同时实现多个 ERG 信号的精确空间测量。”

总而言之，这项研究的结果将帮助更好地了解和诊断眼部疾病。Miyake 表示：“增强现实和虚拟现实设备的使用正在迅速增长，对眼睛状况进行精确、持续的监测将成为必需。” “像这项工作中开发的智能隐形眼镜可以连接到本地网络，以便在用户进行日常生活时将眼睛的健康状况传输给眼科医生或医疗保健专家。这样的系统可以防止对眼睛造成不可挽回的伤害。”

文献地址：https://doi.org/10.1002/admt.202400075