综述：基于水凝胶的多模式健康监测传感器：从材料设计到智能感知

《Nanoscale》：Hydrogel-based sensors for multimodal health monitoring: from material design to intelligent sensing

水凝胶因其生物相容性、可调性和响应性成为柔性健康监测的理想材料，但存在长期稳定性、信号精度及多功能集成不足等问题。本文系统综述了水凝胶材料设计与智能传感技术进展，提出通过增强机械/化学稳定性、多模态传感机制（应变/压力/荧光/汗液/pH/O2检测）及与自供电传感（摩擦纳米发电机）、闭环诊断-治疗平台、人工智能结合的策略，推动表皮电子、智能绷带和植入式设备发展，同时指出环境稳定性、多模态集成和临床转化等挑战需跨学科协作解决。

　　

由于具有生物相容性、可调性和对刺激的响应性，水凝胶成为柔性健康监测领域的有前景的材料。然而，传统的水凝胶传感器在长期稳定性、信号保真度以及先进功能的集成方面存在诸多局限性。本综述通过总结材料设计和智能传感方面的最新进展，为基于水凝胶的健康监测技术的发展提供了路线图。我们分析了提升水凝胶性能（如鲁棒性、导电性、稳定性和生物相容性）的策略，并详细介绍了其用于检测物理信号（应变、压力、温度和荧光）和化学信号（汗液生物标志物、pH值和氧气）的多模态传感机制。本文强调了将水凝胶与以下技术相结合的重要性：(1) 通过摩擦电纳米发电机实现自供电传感，从而实现自主运行；(2) 闭环诊断-治疗平台；(3) 人工智能（AI）用于高级信号解析和诊断。这些改进使得水凝胶在表皮电子器件、智能绷带和植入式设备中的应用成为可能。尽管取得了进展，但在环境稳定性、多模态传感的集成以及植入式系统的临床转化方面仍存在挑战。解决这些问题需要跨学科合作，以推动水凝胶技术向自主化、个性化和精准医疗方向发展。