通讯作者：刘志洪 通讯单位：武汉大学 可穿戴式汗液传感技术对于开发无创、分子水平的个性化健康监测至关重要。因此，对方便、便捷、高效的可穿戴传感阵列制造的需求越来越大。 受光敏印章(PS)的启发，武汉大学刘志洪教授课题组建立了一种简单、低成本、环保的真空过滤转移打印方法(PS-VFTP)，用于可扩展的单壁碳纳米管(SWCNT)基柔性电极阵列的制备。柔性SWCNT阵列可以很容易地功能化成高性能电化学传感器，用于同时监测汗液代谢产物(葡萄糖、乳酸)和电解质(Na+、K+)。
图1. PS启发的用于无创实时汗液分析的智能可穿戴传感器的图像和示意图。 相关工作以“Photosensitive-Stamp-Inspired Scalable Fabrication Strategy of Wearable Sensing Arrays for Noninvasive Real-Time Sweat Analysis”为题发表在Analytical Chemistry上。
图2. SWCNTs基电极材料的表征。 要点1. PS启发的PDMS/PVDF模板可以方便、快速、高质量地批量冲压。作者使用聚二甲基硅氧烷图案(PDMS/PVDF)印制的聚偏氟乙烯，用于可扩展制造用户设计的基于SWCNTs的柔性电极阵列。该方法可以经济地生产定制的柔性碳纳米管阵列，具有良好的重现性、精度、均匀性、电导率和机械稳定性等性能。 要点2.这些基于SWCNTs的柔性电极阵列可以很容易地功能化成高性能电化学传感器，用于同时监测汗液代谢物(葡萄糖、乳酸)和电解质(Na+、K+)。将Pt纳米颗粒电沉积在SWCNTs表面(SWCNTs-Pt)，进一步提高了其导电性和灵敏度。通过电沉积或电聚合的方法，将普鲁士蓝(PB)或聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)层引入SWCNTs-Pt表面。SWCNTs-Pt-PB对葡萄糖和乳酸具有良好的电化学催化性能，对Na+和K+具有良好的离子电子转导性能(SWCNTs-Pt-PEDOT)。 要点3. 将功能化的可穿戴传感阵列与信号采集和处理电路系统集成，实现了运动过程中多种汗液生物标志物的无创、实时和原位监测。 这种PS-VFTP策略可为低成本制造多功能柔性可穿戴电子设备提供指导，可以很容易地扩展到其他柔性电子设备的经济制造。
图3. SWCNTs基电极材料的电化学性能。
图4. 可穿戴传感阵列的电化学传感性能。
图5. 基于PS-VFTP的可穿戴传感阵列的灵活性：(A)拉伸，(B)弯曲，(C)扭转。(D)葡萄糖、(E)乳酸、(F)钠+和(G) K+传感器在弯曲半径为2 cm的0、20、40和60个周期后的柔韧性研究(Inset)。
图6. 基于PS-VFTP的无创实时汗液分析智能穿戴传感器。 链接： https:///10.1021/acs.analchem.2c00593 |
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