汗液除了常见的代谢物，如葡萄糖和离子化合物外，还含有药物和营养物质等重要化合物。目前，可穿戴汗液传感器面临着酶修饰不稳定、采样效率低、系统供电焦虑等挑战。
近日，上海交通大学电气与电子工程学院副教授王侃设计开发了一种柔性可穿戴传感系统，旨在实现人体汗液和体温的多功能无创检测。研究人员进行了一系列优化研究和体检，实现了人体汗液中左旋多巴、维生素C和体温的快速检测和分析，具有重要的应用前景。相关研究成果以“相关研究成果”为基础Finger-actuated wireless-charging wearable multifunctional sweat-sensing system for levodopa and vitamin C题目发表在Nano Research期刊上。
图1 手指无线充电可穿戴多功能汗液传感系统
可穿戴传感系统由微流控通道、吸收垫、电化学传感电极、粘合层(医用胶带)六个主要部件组成、柔性印刷电路板和智能手机应用。微流控通道结合了特斯拉阀和自驱动泵，用于收集汗液，并将其从人体皮肤表面输送到传感电极层。特斯拉阀具有防止汗液回流的功能，而自动驱动泵使系统采样效率更高，无需外部驱动泵。微流控通道的疏水性导致流入储液器的汗液分布不均匀。因此，吸收垫用于吸收和传递汗液。此外，这些吸收垫还能有效过滤掉油脂等干扰物。基于金属有机框架（MOF）电化学传感电极的材料制备提高了传感器酶的稳定性，改善了传感器的电化学响应。此外，研究人员还设计制造了具有无线充电和无线数据传输功能的紧凑型柔性印刷电路板。此外，开发的智能手机应用程序取代了配备电化学工作站的计算机，不仅更方便，而且更好地满足了用户的个性化管理需求。
图2 （a）微流控芯片自驱动示意图；（b）左旋多巴传感器和维生素C传感器的原理；（c）ZIF-SEM图像8/GO；（d）ZIF-8/GO@酪氨酸酶SEM图像
这种可穿戴的多功能汗液传感系统可以通过手指按压轻松获得新鲜的汗液，多余的旧汗液可以根据需要排出。与商用电化学工作站相比，自主开发的无线充电柔性传感系统具有便携、成本低、操作简单等优点，同时保证了可比的检测性能。离体和在体实验的结果证实，开发的系统可以更好地定量地检测汗液中的目标分析。
图3 （a）身体应用灵活的汗液传感系统；（b）五名志愿者饭后汗液左旋多巴浓度变化；（c）五名志愿者饭后汗液中维生素C浓度的变化
上海交通大学电子信息与电气工程学院硕士生宁启红、第九人民医院副主任医师冯少清是该论文的共同第一作者，王侃副教授是该论文的共同第一作者。该研究获得了国家自然科学基金（No.32171373）、国家自然科学基金国际合作与交流项目（No.82020108017）、上海自然科学基金（No.23ZR141450 上海交通大学(编号:YG2021QN141)与医学工程交叉项目资助。