据宾夕法尼亚州立大学的研究人员表示，持续监测汗液可以揭示有关人体健康的宝贵信息，比如身体的葡萄糖水平。然而，此前为此目的开发的可穿戴传感器存在不足，无法经受住严酷的条件或达到连续监测所需的特异性。现在，研究团队创造了一种新颖的可穿戴贴片，可能能够胜任这项任务。

研究人员在《Advanced Functional Materials》杂志中报道称，该设备采用激光改性石墨烯纳米复合材料制成，能够在三周内检测出汗液中的特定葡萄糖水平，并同时监测体温和pH值。

“汗液非常适合实时、连续和非侵入性生物标志物检测，”该研究的负责人、宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学（ESM）系的詹姆斯·L·亨德森（James L. Henderson, Jr.）纪念副教授Huanyu “Larry” Cheng说道。

“但是，汗液中生物标志物浓度较低以及其他因素（如pH值、盐度和温度）的变异性已经将之前的汗液生物传感器推至了检测和准确度的极限。这个设备能够在测量葡萄糖时考虑到这种变异性，具备所需的特异性，且能够连续工作数周。”

程和他的同事们通过他们以前的传感器研究以及其他研究人员的工作认识到，激光诱导石墨烯（LIG）电极——一种通过激光刻蚀构建的纳米材料制造出的电极——可能是开发更有效的可穿戴汗液传感器的一个有前景的起点。

程说，尽管LIG电极对葡萄糖的敏感性较低，并且具有有限的表面积以进行必要的电化学反应，但它们制造简单、经济实惠且灵活。

研究人员在纳米尺度上工作，他们报道称，他们使用简单的激光处理在多孔的LIG电极上创建了稳定的高导电贵金属合金（在这种情况下是金和银）和碳基纳米复合材料的三维网络。程说，贵金属不仅导电性好，而且抗氧化。

程说，通过用简单的激光处理加热金银合金纳米复合材料，该材料还能抵抗团聚。这是一种常见现象，即纳米颗粒会聚集成团，从而限制了材料的表面积。

ESM博士后学者Farnaz Lorestani说：“修改后的LIG电极表面的葡萄糖在较低的电位下氧化。”“这种氧化会产生可测量的电流或电位变化，其与溶液中的总葡萄糖浓度成正比。我们还观察到，与未经激光处理的传感器相比，经过激光处理的传感器在三周内仅损失了9%的灵敏度，而未经处理的传感器的灵敏度损失了20%。”

研究人员还表示，修改后的LIG电极也对pH值的变化有响应。为了制造可穿戴设备，他们将双重葡萄糖和pH传感器与基于LIG的温度传感器以及一个具有线圈形微流控通道的可伸缩层结合在一起，以连续收集和引导汗液进行取样。

程说，该设备可以通过汗液pH值和体温的波动进行葡萄糖测量的校准，这些波动可能来自运动和进食等活动。该设备以一个比普通邮票宽约两倍的贴片形式佩戴在皮肤上，并用胶带粘贴，能够将收集的数据通过无线方式传输给计算机或移动设备进行实时监测和分析。

程说：“我们的工作结果是一个传感器，具有显著的敏感性和稳定性，可在多周内监测葡萄糖水平。这是一个成本低、方便、准确且可以在各种条件下持续分析汗液的平台，具有巨大的个体和群体健康、个性化医学和精密营养的潜力。”