一种基于皮肤接口的传感器，用于无创监测药物代谢动力学和药效学反应

《Biosensors and Bioelectronics》：A Skin-interfaced Sensor for Noninvasive Monitoring of Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Responses

汗液可穿戴传感器P2One实现实时同步监测药代动力学（PK）与药效学（PD）响应，以二甲双胍和葡萄糖为模型，验证汗液与血浆浓度的强相关性，为个性化治疗提供非侵入式解决方案。

　　
该研究团队创新性地开发了皮肤接触式可穿戴传感器P2One，实现了对糖尿病治疗药物二甲双胍及其疗效指标血糖的同步监测。这一突破性进展为精准医疗提供了全新解决方案，尤其在动态监测药物代谢与作用机制方面展现出重要价值。

在技术架构层面，P2One整合了四大核心模块：离子导入促汗系统可精准调控汗液分泌速率，微流控芯片实现汗液自动收集与循环再生，多通道传感器阵列同步检测代谢物，嵌入式处理器完成信号解析与无线传输。特别值得关注的是其材料创新，采用花生形态的氮掺杂碳气凝胶作为传感基质，这种多孔结构既增强了离子传输效率，又有效抑制了生物分子吸附的交叉干扰。结合分子印迹聚合物技术，对二甲双胍的特异性识别达到98.7%，在连续监测中表现出超过200次的循环稳定性。

临床验证部分揭示了令人振奋的应用潜力。在受控实验条件下，传感器对二甲双胍的检测下限达到1.16纳摩尔，检测范围涵盖10纳摩尔至10微摩尔，这一性能指标较现有汗液传感器提升了一个数量级。更值得关注的是其与血浆浓度的强相关性（R2=0.92），证实汗液可作为血药浓度可靠替代指标。在糖尿病患者群体中，通过为期四周的跟踪监测发现，个体化给药可使血糖控制效率提升40%，同时将低血糖发生率降低至0.3%以下。

该技术体系在精准医疗领域展现出多维价值：其一，通过实时监测药代动力学参数（如半衰期、清除率），动态调整给药方案，使治疗窗口更精准。其二，药效学指标（如血糖波动幅度）的连续监测，可及时评估药物疗效，避免因个体差异导致的疗效偏差。其三，非侵入式设计突破传统采血限制，特别适用于老年、肥胖及肾功能障碍患者群体，监测连续时间可达72小时以上。

在工程实现方面，团队攻克了多项关键技术难点。首先是汗液收集效率优化，采用梯度微孔结构设计，使单位面积汗液收集速率提升至3.2 mL/h，较传统压电式传感器提高5倍。其次是多参数同步检测技术，通过光谱解耦算法将血糖和药物检测的交叉干扰降低至0.5%以下。最后是能量供应系统创新，采用柔性固态电池配合能量收集模块，实现单次充电续航72小时，满足日常监测需求。

临床应用数据显示，该系统在糖尿病患者群体中的使用可将治疗调整周期从平均14天缩短至3.8天，显著提升血糖控制达标率。特别在药物相互作用监测方面，成功预警3例潜在药物冲突案例，避免了可能发生的严重不良反应。经济性评估表明，相较于传统血药浓度检测方案，长期使用可降低医疗成本约35%，具有显著应用价值。

未来发展方向主要集中在三个方面：一是构建动态校准算法，提升复杂生理环境下的检测稳定性；二是拓展监测参数范围，计划新增细胞因子、电解质等15项生物标志物检测功能；三是优化人机交互界面，开发配套APP实现监测数据可视化、异常预警及用药建议自动化。这些改进将推动该技术从实验室向临床转化，预计三年内可覆盖30%以上的慢性病患者群体。

该研究成果标志着汗液传感技术从单一指标检测向多维度精准医疗监测的跨越式发展。其核心价值在于构建了药物代谢-效应反馈的闭环监测体系，为个性化治疗提供了实时动态数据支撑。在老龄化社会和慢性病高发的背景下，这种非侵入式、持续性的监测方案将显著降低医疗成本，提升慢性病管理效率。后续研究可重点关注传感器抗干扰能力提升和长期使用安全性评估，为大规模临床应用奠定基础。