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为解决柔性、稳定且高灵敏的汗液 pH 检测传感器开发难题，研究人员开展硼酸功能化 PANI-ABA/PA 水凝胶传感器研究。通过电化学沉积合成水凝胶，其具超能斯特行为等性能，为可穿戴生物传感器应用提供可能。
在健康监测领域，可穿戴设备正悄然改变我们感知身体的方式。想象一下，运动时贴在皮肤上的小小传感器，能实时 “读取” 汗液中的秘密，告诉我们身体的酸碱平衡状态 —— 这不仅是运动爱好者的福音，更是临床医学追踪代谢变化的新希望。然而，看似简单的汗液 pH 监测，却藏着不小的技术挑战：传统传感器要么像硬邦邦的塑料片，难以贴合皮肤；要么灵敏度欠佳，在复杂的汗液环境中 “迷了路”，更别提长时间稳定工作了。如何让传感器既柔软如肌肤，又能精准捕捉氢离子（H?）的细微变化？这成了横在可穿戴生物传感领域的一道难题。
带着这样的疑问，延边大学的研究团队踏上了探索之路。他们将目光投向了导电聚合物的世界，尤其是聚苯胺（PANI）—— 这位在 pH 敏感领域小有名气的 “选手”。不过，PANI 有个短板：“脾气” 太硬，难以适应柔性传感器的需求。于是，研究人员决定给它 “改头换面”，一场关于分子结构的 “魔法改造” 就此展开。最终，他们在《Analytica Chimica Acta》发表论文，展示了一项突破性成果。
研究中，研究人员主要采用了电化学沉积这一关键技术，在三电极系统中，将苯胺（ANI）、3 - 氨基苯硼酸（ABA）和植酸（PA）“组装” 成新型水凝胶。值得一提的是，样本来源于人体受试者，用于实时测试传感器性能。
结果：水凝胶的 “超能力” 揭秘
通过一系列实验，研究人员揭开了 PANI-ABA/PA 水凝胶的独特性能。在结构上，硼酸基团如同 “分子胶水”，将刚性的 PANI 链交联成蜂窝状多孔网络（Scheme 1a）。这种巧妙的设计让水凝胶兼具 PA 的亲水性和 PANI 的导电性，仿佛为氢离子（H?）搭建了一条 “高速通道”，极大提升了离子 / 电子传输效率。
性能测试中，该水凝胶展现出 “超能力”：在生理 pH 范围（3.00-10.00）内，其响应呈现超能斯特行为（77.80 mV pH?1），远超理论极限（59 mV pH?1）。响应速度更是惊人，短短几秒内就能 “感知” 到 pH 变化，且受温度干扰极小，重复测试十次信号依旧稳定。此外，硼酸基团赋予其强大的抗 fouling 能力，即便在富含蛋白质的汗液环境中，也能保持 “清醒”，避免生物物质吸附干扰信号。
人体测试是验证传感器实用性的关键。研究人员让受试者进行运动实验，实时监测其汗液 pH 变化。数据显示，传感器如同一位 “精准的记录员”，能清晰捕捉到运动前后汗液 pH 的波动，与传统检测方法高度吻合。这意味着，它已具备 “上岗” 资格，能在真实场景中为健康监测服务。
结论与意义：开启可穿戴传感新时代
这项研究的突破性在于，通过分子交联策略，将 “硬脾气” 的 PANI 转化为 “能屈能伸” 的柔性水凝胶，一举攻克了传统导电聚合物的机械短板。硼酸的引入堪称 “神来之笔”，不仅让结构更坚韧，还赋予了抗干扰 “盾牌”，让传感器在复杂生理环境中站稳了脚跟。
从应用前景看，这款传感器为可穿戴设备打开了新窗口。在运动领域，它能化身 “私人教练”，实时反馈运动强度对身体酸碱平衡的影响，帮助运动员优化训练方案；在医疗场景中，可作为 “代谢侦察兵”，追踪糖尿病、肾脏疾病等患者的汗液 pH 异常，为早期诊断提供线索。更重要的是，其简单的电化学沉积制备工艺，为大规模生产埋下了伏笔，或许不久的将来，我们就能在智能手环、运动服饰中见到它的身影。
当然，研究也为后续探索埋下了种子。例如，能否将多种检测功能集成到同一水凝胶中，实现汗液中葡萄糖、乳酸等多指标同步监测？这种 “多功能型” 传感器，或许会成为下一代可穿戴设备的核心竞争力。无论如何，这项研究已在柔性生物传感领域留下了深刻的足迹，让我们离 “无创、实时、精准” 的健康监测梦想，又近了一步。
