柔性可穿戴无线电化学传感装置

近年来，柔性可穿戴传感器与远程医疗和精准医疗等概念相互贯穿，能主动、远程监测多种理化参数，显著提高了佩戴者的自我监测依从性和护理质量。目前，市面上的无创可穿戴传感器多与智能手表、手镯和隐形眼镜集成，主要集中在体温、心率、血压、血氧和葡萄糖等单个物理或生化参数的监测。电化学检测技术凭借其灵敏度高、成本低、制作速度快、易于小型化等优点在该领域得到广泛应用。

与目前用于实时监测的组织间质液、唾液、泪液相比，汗液最容易获取，其可以在皮肤表面通过运动、加热、压力、药物或离子刺激等非侵入性方式来采集。此外，汗液含有丰富的反映新陈代谢状况和疾病程度的理化标志物（包括电解质、代谢物和药物），与血浆水平具有良好的相关性。因此，在各类可穿戴生物传感器中，通过与皮肤共性接触的表皮可穿戴生物传感器最受关注，其可以对汗液中的生物标志物进行实时分析，提供无创的动态健康监测。

汗液采样在可穿戴生物传感中起重要作用，其物质浓度受多重因素影响，包括重吸收、蒸发、分泌速率、运动、情绪和分泌腺代谢等。微流控技术可以最大限度减少汗液污染、重吸收和蒸发，提供高时空分辨率的汗液动力学，已成为当下主流的采样系统。

如图3所示，Wang等设计的NutriTrek皮肤贴片型传感装置通过离子电渗模块透皮递送卡巴胆碱，按需刺激局部汗液产生，收集的汗液进入多入口微流控模块后到达传感区域进行原位分析。NutriTrek系统能与具有电子显示器的智能手表集成，并通过Na⁺和温度实时校准，准确监测汗液中9种必需氨基酸、常见维生素、代谢物、脂质、激素、药物等，实现了超广泛的生物标志物选择性检测，对个性化营养和精准治疗具有重要意义。

类似地，通过将激光雕刻石墨烯（LEG）传感阵列与离子电渗和微流控模块结合，该团队又开发出针对汗液中C反应蛋白（CRP）的InflaStat系统，检测限低至8 pmol/L。当受控诱导的汗液进入微流控装置时，检测抗体（dAb）缀合的AuNPs在试剂储存池内重悬并与汗液沿蛇形通道被动混合以促进汗液CRP与dAb之间的动态结合。随后，混合物在检测室内与固定抗CRP捕获抗体的LEG-AuNPs工作电极结合并被后续流入的新鲜汗液冲洗去除。cAb-CRP-dAb形成的“三明治”夹心结构能有效放大该检测器的灵敏度，实现了痕量水平汗液CRP分析（0~20 ng/mL）。这种自动微流控模块能够消除受试者出汗速率对电化学响应的影响，保证了检测结果的可靠性和不同佩戴者、不同检测时间点之间的可比性。