对汗液的持续监测可以揭示有关人体健康的宝贵信息，比如人体的葡萄糖水平。然而，宾夕法尼亚州立大学的研究人员表示，之前为此目的开发的可穿戴传感器一直缺乏，无法承受持续监测所需的严格要求或实现特异性。现在，研究小组已经创造了一种新的可穿戴贴片，可以完成这项任务。
该设备由激光修饰的石墨烯纳米复合材料制成，可以连续三周检测汗液中的特定葡萄糖水平，同时监测体温和pH值，研究人员在《高级功能材料》杂志上报道。
“汗液是实时、连续和无创生物标志物检测的理想选择，”宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学(ESM)詹姆斯·l·亨德森纪念副教授、首席研究员郑焕宇(Huanyu“Larry”Cheng)说。
“但是，汗液中生物标志物的低浓度水平以及pH、盐度和温度等其他因素的可变性，使得以前的汗液生物传感器的检测和准确性超过了极限。”该设备能够在连续数周以所需的特异性测量葡萄糖时解释这种可变性。”
Cheng和他的同事们从他们之前的传感器研究和其他研究人员的工作中认识到，激光诱导石墨烯(LIG)电极——用激光划线一步构建的纳米材料制成的电极——可以为开发更有效的可穿戴汗液传感器提供一个有希望的起点。
Cheng说，尽管由于对葡萄糖的低敏感性和必要的电化学表面积有限而受到限制，但LIG电极制造简单，价格合理且灵活。
在纳米尺度上，研究人员报告说，他们使用一种简单的激光处理，在多孔LIG电极上创建了一个稳定的3D网络，该网络由高导电性的贵金属合金(在这种情况下是金和银)和碳基纳米复合材料组成。贵金属不仅具有高导电性，而且还具有抗氧化性。
Cheng说，通过用简单的激光处理加热金和银合金纳米复合材料，材料也可以抵抗团聚。这是一种常见的现象，纳米颗粒聚集成簇，限制了材料的表面积。
“改性LIG电极表面的葡萄糖在较低电位下氧化，”第一作者，ESM博士后学者Farnaz Lorestani说。这种氧化产生可测量的电流或电位变化，与溶液中的总葡萄糖浓度成正比。随着时间的推移，我们也看到了更大的稳定性，激光处理的传感器在三周内仅损失9%的灵敏度，而未经激光处理的传感器的灵敏度损失为20%。”
根据研究人员的说法，除了测量葡萄糖外，改进的LIG电极也对pH值的变化做出反应。为了制造可穿戴设备，他们将双葡萄糖和pH传感器与另一种基于ligs的温度传感器和带有线圈状微流体通道的可拉伸层结合在一起，以连续收集和定位汗液以进行采样。
Cheng说，该设备可以根据运动和饮食等活动引起的汗液pH值和体温波动来校准葡萄糖测量值。戴在身上的贴片大约是邮票宽度的两倍，用胶带贴在皮肤上，它可以将收集到的数据无线传输到电脑或移动设备上，进行实时监控和分析。
Cheng说:“我们的工作成果是一种传感器，它具有显著的灵敏度和稳定性，可以连续数周监测血糖水平。”“这是一个低成本的平台，可以在不同条件下方便、准确和持续地分析汗液，在个人和人群健康、个性化医疗和精准营养方面具有巨大潜力。”
更多信息:Farnaz Lorestani等人，一种高灵敏度和长期稳定的可穿戴贴片，用于连续分析汗液中的生物标志物，Advanced Functional Materials(2023)。DOI: 10.1002 / adfm.202306117期刊信息:Advanced Functional Materials
宾夕法尼亚州立大学提供
引用新型可穿戴传感器使
连续分析汗液是可能的，研究人员说(2023,9月28日)2023年9月28日检索自https://techxplore.com/news/2023-09-wearable-sensor-analysis.html本文档
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