导读：

可穿戴汗液生物传感器在无创、原位、连续监测人体生理状态等方面取得了很大进展。随着新型纳米材料和制备方法的发展，可穿戴生物传感器将迎来一个新的时代。近期，华盛顿州立大学邱开颜教授团队开发了一种3D打印柔性可穿戴健康监测器，该设备采用独特的一步连续制造工艺制备而成，具有自支撑微流控通道和基于单原子催化剂的新型生物测定功能，用于实时汗液分析和生物标志物检测。相关研究以“3D-Printed Flexible Microfluidic Health Monitor for In Situ Sweat Analysis and Biomarker Detection”为题目发表于期刊《ACS Sensors》。

本文要点：

1、本文介绍了一种三维打印的柔性可穿戴健康监测器，该设备通过一步连续制造工艺生产，具备自支撑微流控通道和基于单原子催化剂的新型生物测定功能，用于测量汗液速率和三种生物标志物的浓度。

2、采用直接墨水写入技术打印微流控设备，无需移除牺牲材料，解决了传统采样方法中的污染和汗液蒸发问题。

3、在打印过程中采用拾放策略来准确集成生物测定装置，从而提高制造效率。此外，还开发了单原子催化剂并将其用于比色生物测定，以提高灵敏度和准确性。

4、针对人体皮肤的可行性研究成功证明了该健康监测器的功能和可靠性，在体育锻炼期间生成了可靠且定量的出汗率、葡萄糖、乳酸和尿酸浓度的原位结果。

全文总结/概括：

使用汗液作为非侵入性生物流体进行健康监测具有以下几个优点：

1、易采集性：汗液可以从人体皮肤表面大量汗腺中轻松采集，无需复杂操作。

2、生物标志物丰富：汗液中含有多种生物标志物，如葡萄糖、乳酸和尿酸，这些成分可以反映身体潜在的健康风险。

3、健康状态监测：通过分析汗液中的生物标志物水平，可以洞察个人的代谢和生理状态，有助于个性化医疗干预和健康问题的早期发现。

4、运动表现优化：监测汗液流速对于提高运动表现、确保身体健康以及协助疾病管理非常重要，如预防脱水或多汗症。

5、无创性：与血液采样相比，汗液采样是非侵入性的，减少了采样过程中的不适和风险，便于持续监测。

6、实时反馈：汗液的实时分泌特性支持对个体健康状态的持续监测，能够为个人健康管理提供迅速且及时的反馈。

7、广泛应用潜力：汗液分析适用于从日常健康监测到专业运动训练的广泛应用，具有广阔的市场和应用前景。

微流控技术在可穿戴汗液监测设备中扮演核心角色，其具有以下关键优势：

1、精确采样与分析：微流控技术通过微小通道控制汗液的流动和收集，实现精确测量和分析，提高了检测的准确性和重复性。

2、减少样本体积：微流控装置通常只需要微量的汗液样本，这减少了对个体的采样负担，尤其适合连续或长期监测。

3、集成生物传感器：微流控通道可以集成生物传感器，如酶基比色法，用于检测汗液中的特定生物标志物，如葡萄糖、乳酸和尿酸。

4、避免汗液蒸发和污染：微流控装置可以设计成封闭系统，减少汗液在采集和分析过程中的蒸发，同时避免外界污染。

5、提高检测灵敏度：微流控技术可以实现对低浓度生物标志物的高灵敏度检测，这对于早期疾病诊断和健康监测至关重要。

6、便于携带和使用：微流控装置可以小型化并集成到可穿戴设备中，使得用户可以方便地在各种环境下进行健康监测。

7、实时监测能力：微流控系统可以设计为实时或近实时监测，为用户提供即时的健康反馈和预警。

总体而言，微流控技术在可穿戴汗液监测设备中的应用，不仅提高了健康监测的便捷性和准确性，还为个性化医疗和早期疾病诊断提供了新的工具和方法。

图1.三维打印柔性微流控健康监测器的设计与制造。

图2.基于SAC（单原子催化剂）的生物测定准备和定量比色分析。

图3.健康监测器中自支撑微流控通道的设计与分析。

图4.通过3D打印可穿戴健康监测器进行汗液监测（华氏68.9度，湿度59%）的可行性研究。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acssensors.4c00528