可穿戴生物傳感器不僅能夠在日常生活中對人體生理指標(biāo)進(jìn)行持續(xù)的動態(tài)監(jiān)測還能在臨床環(huán)境中為臨床醫(yī)療提供更多的數(shù)據(jù)，為個(gè)人健康檢測提供了新的方法和思路。因此推動生物傳感器的進(jìn)一步發(fā)展實(shí)現(xiàn)更多生理指標(biāo)的有效檢測成為相關(guān)研究的重要方向。汗液中不僅含有豐富的生理標(biāo)志物，其樣本便于采集、能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)檢測的優(yōu)勢，也為實(shí)現(xiàn)對人體各類生理指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測提供了極大的便利。金屬離子與有機(jī)配體之間通過配位鍵合形成的高度多孔的框架結(jié)構(gòu)——金屬有機(jī)框架（MOF）憑借高度周期性的結(jié)構(gòu)、高度的結(jié)構(gòu)可調(diào)性以及超高的孔隙率在在汗液檢測領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特潛力?；仡櫫丝纱┐麟娀瘜W(xué)生物傳感器用于汗液檢測的研究進(jìn)展，詳細(xì)介紹了生物酶、生物抗體、分子印跡聚合物、金屬納米材料等常見敏感材料及其檢測原理，總結(jié)了汗液中生物標(biāo)志物的濃度范圍、傳感策略和健康影響。深入探討了MOF用于汗液檢測的優(yōu)勢與缺點(diǎn)以及常見制備方法，并針對MOF電導(dǎo)率低的問題總結(jié)了常見的將MOF與導(dǎo)電材料相結(jié)合的方式，重點(diǎn)介紹了將MOF與水凝膠相結(jié)合的方案。此外，還闡述了基于MOF的汗液傳感器對葡萄糖、乳酸、皮質(zhì)醇等生物標(biāo)志物的檢測應(yīng)用。最后，對MOF基可穿戴汗液傳感器的發(fā)展進(jìn)行展望，為后續(xù)可穿戴電化學(xué)汗液傳感器的研究提供了參考。

圖文簡介

圖1 基于MOF的可穿戴電化學(xué)汗液傳感器

圖2 電化學(xué)汗液傳感器的敏感材料

圖3 典型的基于生物酶和生物抗體的汗液傳感器。(A)基于生物酶的L-乳酸傳感器的檢測原理。(B)用于檢測汗液中葡萄糖的水凝膠。(C)一種用于檢測汗液中乙醇的自供電可穿戴生物傳感器。(D)人工汗液中神經(jīng)遞質(zhì)的靈敏酶法測定。(E)用于監(jiān)測汗液中C反應(yīng)蛋白的無線貼片示意圖。

圖4基于分子印跡聚合物（MIP）和金屬納米材料的典型汗液傳感器。(A)MIP形成反應(yīng)的示意圖以及用于監(jiān)測汗液中皮質(zhì)醇的柔性分子印跡傳感器。(B)用于檢測汗液中皮質(zhì)醇和乳酸水平的柔性MIP傳感器及其制造過程。(C)基于花狀金納米結(jié)構(gòu)/氧化石墨烯的汗液中葡萄糖非酶傳感原理示意圖。(D)可穿戴汗液傳感貼片示意圖。(E)基于銅的天然氧化物的非酶電化學(xué)傳感器工作電極的制備示意圖。

圖5 金屬有機(jī)骨架材料（MOFs）的常見合成方法。(A)水熱法制備Co/Cu-MOF的示意圖。(B)MOF在水凝膠框架上直接生長的示意圖。

圖6 金屬有機(jī)骨架材料（MOFs）的常見合成方法。(A)有無調(diào)節(jié)劑時(shí)MOFs的微波輔助合成。(B)聲化學(xué)輔助合成法制備CAU-17示意圖。

圖7 基于金屬有機(jī)骨架（MOF）的電化學(xué)傳感器用于檢測汗液中的葡萄糖和乳酸.（A）基于鎳 - MOF的葡萄糖傳感器。（a）、 （b）全固態(tài)非酶促汗液葡萄糖生物傳感器裝置的照片。（c）在20mV s?1下中性溶液中不同葡萄糖濃度的循環(huán)伏安（CV）曲線。（d）由（c）得出的電流密度與葡萄糖濃度的關(guān)系。（e）由0.75V下的CV曲線得出的電流密度與模擬汗液濃度的關(guān)系。（f）使用收集的汗液進(jìn)行葡萄糖檢測。（B）一種用于檢測汗液中葡萄糖、尿酸和K?電解質(zhì)的多模態(tài)表皮貼片。（C）基于銅 - MHOF的葡萄糖傳感器。（D）基于Fe/Co-MOF的乳酸傳感器示意圖以及Fe/Co-MOF雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備過程。

圖8 基于金屬有機(jī)框架（MOF）的電化學(xué)傳感器用于檢測汗液中的生物標(biāo)志物。(A)基于Ni/Co-MOF的皮質(zhì)醇傳感器示意圖。(a)Ni/Co-MOF及MOF-SA生物結(jié)合物的合成示意圖；(b)碳復(fù)合紙（CCP）柔性薄膜電極的制備；(c)皮質(zhì)醇/適配體/氮摻雜碳復(fù)合紙薄膜電極的制備示意圖；(d)皮質(zhì)醇傳感器貼片示意圖。(B)汗液皮質(zhì)醇檢測原理示意圖。

圖9 受天然抗壞血酸氧化酶啟發(fā)定制納米酶用于汗液抗壞血酸傳感。(a)用于無創(chuàng)健康監(jiān)測的汗液傳感器；(b)具有銅催化位點(diǎn)以及由組氨酸和色氨酸形成的特異性結(jié)合位點(diǎn)的天然抗壞血酸氧化酶，可對抗壞血酸進(jìn)行選擇性催化；(c)模擬抗壞血酸氧化酶的金屬有機(jī)框架概念。藍(lán)色、紅色、灰色和白色球分別代表銅、氧、碳和氫原子。

圖10 基于金屬有機(jī)骨架衍生的六角棒狀多孔碳的微流控可穿戴電化學(xué)傳感器用于汗液代謝物和電解質(zhì)分析。(A)集成可穿戴傳感器的爆炸圖；(B)采用3D打印技術(shù)制備微流控模塊；(C) 傳感模塊示意圖；(D)柔性傳感貼；(E)附著在受試者頸部的設(shè)備的實(shí)物圖。

審核編輯 黃宇