这只蝴蝶的透明翅膀有一天可以拯救人们的视力

为了躲避捕食者，长尾玻璃翅蝴蝶依靠一种相当不寻常的伪装方式。这种南美蝴蝶的翅膀上布满了微小凸起的图案，使其看起来完全透明。现在，工程师们在青光眼患者眼部植入物中模拟了这些纳米结构。通过像蝴蝶翅膀一样散射光线，这种植入物可以准确读取最终可能导致失明的液体积聚量。

青光眼是一种损害视神经的眼部疾病，约 5% 的患者会因青光眼而导致不可逆失明。尽管医生会在患者前来检查时测量眼压，但每次检查之间，甚至一天之内，眼压都可能出现巨大波动。

“有时压力会急剧上升，”加州理工学院医学和电气工程师 Hyuck Choo 说道，他是周一在《自然纳米技术》上发表的一项研究的合著者。“似乎那时视神经就会受到损伤。”

有药物可以降低眼压，但知道何时服用这些药物可以让人们更好地避免视力丧失。“他们必须能够全天候监测这种压力，”Choo 说。

他和同事们正在研究芝麻粒大小的眼部植入物，当光线照射到植入物上时，植入物会显示出眼压的变化。植入物由一个柔性膜制成，该膜覆盖在镜子上，中间有一个小的空隙。当眼内压力增加时，膜会弯曲。这会使间隙变窄，从而改变反射光的波长。目标是让植入这种植入物的人能够利用手机发出的光在家中跟踪眼压。

然而，到目前为止，只有当光线和压力读数装置直接放在眼睛前面时，植入物才能提供准确的读数。 Choo 说，这对手抖的人来说不起作用。“患者必须能够轻松地进行测量，而不是经历这种繁琐的光学对准程序。”

透翅蝴蝶的翅膀提供了一种解决这个问题的方法。像其他有透明翅膀的昆虫一样，它有圆顶状的结构，这些结构排列成图案，使光线可以直接穿过，而不是被反射回来。但长尾透翅蝴蝶还使用了第二种更独特的技巧来使翅膀透明。在靠近身体的翅膀部分，纳米结构间隔较远。这种排列将可见光散射到各个方向，无论它来自哪个角度。它还会反射紫外线，这可能是蝴蝶向配偶发出信号的一种方式，同时还能躲避一些捕食者。

Choo 和他的团队制作了具有类似图案的凸起覆盖在可弯曲膜上的植入物，并在兔子身上进行了测试。这种受蝴蝶启发的植入物的准确度比那些具有平面膜的植入物高出三倍。它们还使检查眼压变得更容易；科学家不必非常小心地从正确的位置照射光线。由于植入物中的纳米结构将光线散射到各处，因此其中一些光线仍会以正确的角度反射回来到达手持式阅读器。

Choo 和他的同事还调整了纳米结构的形状，以延长植入物的使用寿命。当身体感觉到异物时，它会长出一层组织来将其隔离，有点像牡蛎制造珍珠的方式。该团队的另一名成员 Radwanul Hasan Siddique 说，像蝴蝶翅膀上的纳米结构一样，它们足够尖锐，可以刺穿这些细胞，可能会伤害眼睛。

但是，通过使用轻微的凸起来制造略微粗糙的表面，而不是光滑的表面，植入物使身体细胞更难抓住。一个月后，研究人员检查兔子的眼睛时发现，组织还没有在卵石状植入物上生长。

这种植入物可能在三年内准备好进行人体测试。除了警告眼压危险峰值外，该设备还可以帮助医生收集患者眼压随时间变化的信息，以便他们能够制定更有效的治疗方案，Choo 说道。