生物傳感器的不斷進步促進了可穿戴健康監測技術的快速發展。汗液中富含與人體健康相關的多種生物標志物?；诤挂簷z測的可穿戴傳感技術對于人體健康監測具有重要的應用價值。除了傳統的電化學檢測，光學檢測作為一種快速、簡便的測量方法，在可穿戴汗液傳感領域也發揮著至關重要的作用。

據麥姆斯咨詢報道，北京信息科技大學、清華大學和深圳大學的科研團隊從柔性界面材料、汗液采集方式和光學檢測原理及方法三個方面綜述了近5年來國內外可穿戴光學汗液傳感技術的研究進展。最后，總結了目前可穿戴光學汗液傳感器面臨的問題，并對其發展及應用前景進行展望。相關研究內容以“可穿戴光學汗液傳感器的研究進展”為題發表在《中國科學：化學》期刊上。

圖1 可穿戴光學汗液傳感器柔性界面材料、汗液采集方式以及汗液的光學檢測方法

柔性界面材料

在可穿戴光學汗液傳感領域中，界面材料的選取是設計、構建光學汗液傳感器以及提高其檢測性能的關鍵。這些材料通常需要具備與特定光學檢測技術相匹配的物理化學特性(如光學透明度、化學穩定性、機械柔韌性等)，以確保信號的準確轉換和增強。例如，比色檢測中選用的界面材料應減少對待測物質顏色變化的影響；熒光檢測中選用的界面材料應具有較低的固有熒光背景。近年來，制備可穿戴光學汗液傳感器常用的材料主要有紙基、聚合物、織物以及柔性微納米材料等。

在可穿戴光學汗液傳感器中，紙基是一種取材方便、成本低廉且具有良好便攜性的柔性界面材料。相較于紙基的易變形、易破損性質，聚合物更加結實牢固，并且通過改變聚合物的化學結構可以增強其生物相容性、柔韌性等。用于構建可穿戴光學汗液傳感器的聚合物主要有PDMS、水凝膠等。PDMS和水凝膠在長期使用中表面易磨損，且透氣性較差。相比較而言，織物透氣性與佩戴舒適度良好。因此，織物也是構建可穿戴光學汗液傳感器的優選材料之一。隨著微納米技術的迅速發展，柔性微納米材料在生物傳感領域中的研究應用越來越多。柔性微納米材料由于其自身獨特的物理和化學性質，為可穿戴光學汗液傳感器的研發帶來了更多可能性。

圖2 柔性界面材料

汗液采集

人體汗液光學檢測的首要環節就是樣本采集。這項研究將汗液采集方式分為：(1)儲存容器提取法；(2)吸濕材料收集法；(3)微流控裝置收集法；(4)差異浸潤性界面收集法。簡便、可控、穩定的汗液采集方式將提高后續可穿戴光學汗液傳感器的檢測效率和準確性。

圖3 汗液采集方式

光學汗液檢測方法

光學檢測技術在汗液傳感領域的應用尤為重要，其通常是利用光的吸收、反射、散射等光學性質來測定生物樣本中特定物質的含量。這項研究重點討論了可穿戴光學汗液傳感器常用的光學檢測方法，其中包括比色法、熒光法、SERS等。

圖4 汗液光學檢測方法

總結與展望

這項研究介紹了近5年來國內外可穿戴光學汗液傳感可穿戴光學汗液傳感器的研究多為實驗室階段，尚未大規模投入生產。通過利用物聯網、云計算等技術將提高可穿戴光學汗液傳感器的實用性。隨著生物傳感技術的持續創新以及新材料、新方法的不斷涌現，可穿戴光學汗液傳感技術將展現出巨大的應用潛力，可穿戴光學汗液傳感器將為用戶提供個性化的健康信息，有望為人類健康事業的進步做出重要貢獻。

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