新型可穿戴传感器可检测人体汗液中多种化合物

北京时间8月19日上午，据报道，如果你曾经抽血，无论是为了检查你的胆固醇，肾功能，激素指数，血糖，还是作为全面体检的一部分，你可能会忍不住想知道——为什么一定要抽血测试相关的身体指数没有更简单更不痛苦的方法吗

目前，加州理工学院医学工程副教授高伟和同事乔安妮·威伦斯经过多年的研究和设计，最近开发出了一种专注于医疗应用的可穿戴传感器这项技术代表了迄今为止最精确和最灵敏的技术迭代

图中显示的是汗液监测传感器，较大的弯曲部分是刺激汗液的电极。

威伦斯说，我们之前也设计过可穿戴式汗液传感器，但是有很多生物指标需要检测在此之前，我们在技术上无法实现，也没有更好的战略规划之前设计的可穿戴汗液传感器依靠嵌入其中的酶物质来检测有限数量的相关化合物

最新设计的可穿戴传感器有了很大的升级，包括:分子印迹聚合物技术，就像人工的可重复使用的抗体为了更深入地介绍传感器是如何工作的，他们解释说，假设有一个形状像加号的物体如果把硅橡胶倒在物体上使橡胶变硬，然后把分子从橡胶中分离出来，就会得到一个空心加号形状的橡胶块只有相同大小和形状的对象才能很好地工作例如，如果人们想制造一种可以检测谷氨酰氨基酸的传感器，就需要制备一种含有谷氨酰胺分子的聚合物，然后通过化学过程去除谷氨酰胺，这样就可以得到一种带有孔洞的聚合物，这种聚合物与谷氨酰胺完全相同

最新的可穿戴传感器的创新之处在于，在这种特殊条件下形成的聚合物可以与一种材料结合，这种材料在与人体汗液接触时，会在施加的电压下被氧化或还原。

魏的高设计可穿戴传感器的创新之处在于，在这种特殊条件下形成的聚合物可以与一种材料结合，这种材料在接触人体汗液时，在施加的电压下会被氧化或还原只要这些谷氨酰胺形状的孔打开，汗水就会接触传感器的内层，并产生电信号可是，当谷氨酰胺分子与聚合物接触时，它将进入孔结构

当这些小孔被谷氨酰胺分子堵塞后，与内心汗液的接触就会减少，相应的电信号也会减弱通过监测电信号的变化，研究人员可以推断出人体汗液中含有多少谷氨酰胺谷氨酰胺越多，信号越弱，谷氨酰胺越少，信号越强

高伟说，这种独特的策略使我们能够检测到人体所有的九种必需氨基酸和多种维生素，并且我们可以对它们进行持续监测与抗体不同，传感器中的聚合物可以很容易地通过施加微弱的电信号来破坏目标分子或清空其空洞而被‘清洗’

这种传感器的第二个创新是微流体应用，这是一种通过使用直径小于0.25mm的微小通道来操纵少量流体的技术，微流体技术允许传感器在有少量汗液的情况下工作。

高伟指出，人体可以利用人工刺激，通过电流将药物分子排出体外，但之前的传感器需要更多的汗水，因此需要更多的电流，这可能会让使用者感到不适由于微流体和不同类型药物的使用，新传感器只需要较少的人类汗液，产生汗液所需的电流可能非常小

一个谷氨酰胺分子正在滑入一个专门为它设计的孔状结构中，这与伊藤润二的漫画《阿米克断层之怪》中的情节类似。

高伟说:这种微流体设计允许我们使用更少的电流我们可以用几十微安的电流，在几分钟的刺激下，产生相当于4—5小时的汗液到目前为止，这项传感器技术已经在实验室环境下进行了人体试验，我们希望未来能有更广泛的测试应用

这种方法可以检测一些新的关键营养物质和代谢产物，这样我们就可以在吃食物的时候监测营养物质的变化它不仅可以监测营养成分，还可以监测体内激素和药物的水平，可以持续监测各种健康状况

目前，这篇题为《用于监测代谢物和营养物质的可穿戴电化学生物传感器》的文章发表在8月15日出版的《自然生物医学工程杂志》上。