糖尿病是一个严重的全球健康问题，需要持续监测血糖水平。传统的指尖血糖测试只能提供间歇性的读数，无法反映血糖水平的动态变化。虽然基于组织间液的设备可以实现连续的血糖监测，但仍然存在一定的创伤性或皮肤刺激问题，这可能影响患者的使用体验和依从性。因此，开发更为舒适和无创的血糖监测技术显得尤为重要。
近期，加州大学圣地亚哥分校Joseph Wang教授团队开发了一种新型被动式汗液血糖监测系统，该系统能够在无需刺激排汗的情况下，通过一种可穿戴于皮肤上的贴片实现对血糖水平的实时监测。这一系统采用了渗透驱动的水凝胶来提取汗液，利用纸微流控通道进行汗液传输，并结合自供能的酶生化传感器来监测葡萄糖浓度。相关研究以“A Passive Perspiration Inspired Wearable Platform for Continuous Glucose Monitoring”为题目发表于期刊《Advanced Science》。
本文要点：
1、提出了一种基于汗液的连续血糖监测系统，该系统能够在无需刺激出汗的静止状态下，实现准确的实时血糖监测。
2、该系统采用了渗透驱动的水凝胶、纸基微流控通道以及自供能的酶生化传感器，实现了汗液的同步提取、输送和葡萄糖浓度监测。
3、与基于自然出汗的采样相比，渗透力有利于更大的通量流入并最大限度地减少出汗率波动。
4、在指尖和前臂进行了测试，并开发了个性化校准模型，以从汗液中获取实时血糖信息。
5、估算的血糖浓度与测量的血糖浓度具有良好的相关性，所有值都位于共识误差网格的A区和B区，证明了该系统的有效性和准确性。
与传统的血液采样相比，通过汗液进行血糖监测的主要优势在于：
1、非侵入性：汗液监测不需要刺破皮肤，减少了感染风险和疼痛感，提高了患者的舒适度和依从性。
2、连续监测能力：汗液监测设备能够在较长时间内连续收集数据，提供更连续的血糖变化趋势。
3、实时反馈：汗液监测设备可以实时反馈血糖水平，帮助用户及时调整生活习惯或用药计划。
4、便捷性：汗液监测设备通常设计成可穿戴式，方便用户在日常生活中随时随地进行监测。
5、减少皮肤刺激：汗液监测不依赖于通过皮肤电流来驱动葡萄糖分子，因此相比某些基于组织间液的监测方法，更不容易引起皮肤刺激。
6、适应性强：汗液监测可以在多种生理状态下进行，如运动或其他活动，能够更全面地反映血糖水平的变化。
总之，汗液葡萄糖监测具有无创、连续、便捷、安全、适应性强等诸多优势，为糖尿病患者提供了一种更加理想的血糖监测方式。
在汗液血糖监测系统中，微流控通道的设计对汗液采样效率的影响主要体现在以下几个方面：
1、毛细作用力：原文指出，使用纸质微流控通道相比于传统的微流控通道，可以更容易地从皮肤表面收集汗液。这是因为纸质材料具有天然的亲水性，可以利用毛细作用力持续地将汗液输送到传感区域。
2、避免汗液混合：纸质通道可以防止新旧汗液在通道内部混合，保持汗液浓度，避免由于汗液稀释而导致的检测误差。这是因为毛细作用力会推动汗液沿通道前进，而不是在通道内部扩散。
3、优化传感位置：将传感器垂直放置在纸质通道的矩形入口处（靠近水凝胶的位置），以便即时检测流入的新鲜汗液，有助于避免由于纸张的色谱效应导致的通量损失。
总之，通过巧妙设计纸基微流控通道，该研究有效解决了汗液采样和输送过程中的关键挑战，为实现连续、准确的汗糖监测奠定了基础。这对于指导未来汗液生物传感器的开发具有重要意义。
图1.基于渗透驱动汗液提取的可穿戴葡萄糖监测系统。
图2.评估水凝胶在皮肤上持续提取汗液的性能。
图3.指尖的汗液葡萄糖浓度趋势。
图4.前臂的汗液葡萄糖浓度趋势。
图5.SCGM（基于汗液的连续血糖监测）长期分析。
论文链接：https：//doi.org/10.1002/advs.202405518
