基于Fe3O4/DEX/PDA@Au核壳纳米复合材料的汗液生物标志物多模态传感平台：高灵敏SERS与比色双模式检测

为解决汗液中葡萄糖和乳酸低浓度检测的挑战，研究人员开发了一种基于Fe3O4/DEX/PDA@Au核壳纳米复合材料的多模态传感平台，结合表面增强拉曼散射（SERS）和比色双模式检测技术。该平台利用磁性富集和亲水性粘胶纤维微流控通道，实现了葡萄糖（5×10-7 M）和乳酸（10-6 M）的超高灵敏度检测，并具备良好的生物相容性和稳定性，为无创健康监测提供了新工具。

　　

研究背景与意义
汗液作为“液态活检”样本，蕴含葡萄糖、乳酸等代谢标志物，其浓度与糖尿病、运动代谢异常等疾病密切相关。然而，传统血检存在创伤性，而现有汗液传感器受限于低浓度标志物检测灵敏度不足、酶稳定性差等问题。例如，酶基传感器易受温度和时间影响，且汗液流失率不明确会导致检测偏差。表面增强拉曼散射（SERS）技术虽能实现单分子检测，但贵金属纳米颗粒（如金纳米粒子）难以回收，信号重复性差。因此，开发兼具高灵敏度、稳定性和实用性的无创汗液传感平台成为迫切需求。

研究机构与技术方法
安徽某高校团队通过合成Fe₃O₄/DEX/PDA@Au核壳纳米复合材料（FDPAA），以DTNB为拉曼报告分子，结合磁性富集和微流控技术，构建了SERS-比色双模式传感平台。关键技术包括：（1）FDPAA纳米复合材料的制备与优化；（2）汗液葡萄糖/乳酸特异性探针（FDPA(DTNB)A-MPBA和FDPA(DTNB)A）的设计；（3）基于粘胶纤维的微流控汗液收集与比色定量；（4）多重线性回归模型建立与临床验证。

研究结果

1. 材料设计与性能
   核壳结构FDPAA通过Fe₃O₄磁芯实现快速分离，PDA层增强金壳均匀性，DTNB拉曼信号增强达10⁸倍。实验显示，该材料对葡萄糖和乳酸的检测限分别低至5×10^-7 M和10^-6 M。

2. 双模式传感机制
   比色模块通过汗液体积依赖的纤维颜色变化定量汗液流失率；SERS模块利用磁性富集靶标复合物，消除背景干扰。在0-20 mM（葡萄糖）和0-30 mM（乳酸）范围内呈现线性响应。

3. 临床验证
   人体试验表明，该平台与大型血液分析仪结果无显著差异，且可稳定储存3个月，重复测试变异系数<5%。

结论与意义
该研究突破了传统汗液传感器的灵敏度瓶颈，通过磁性SERS探针与微流控技术的协同作用，实现了汗液葡萄糖、乳酸及流失率的同步精准监测。其核心创新在于：（1）FDPAA材料兼具超顺磁性和SERS增强效应；（2）非酶检测机制避免稳定性问题；（3）可穿戴设计适配运动与医疗场景。这一技术为代谢疾病管理、运动医学等领域提供了可靠的无创监测工具，有望推动个性化健康干预的发展。