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为解决可穿戴设备需兼具高灵敏度、抗菌性与机械兼容性的问题，研究人员开发 MBene@AgNWs 掺杂的蛇形有机电化学晶体管生物传感器（MB-Ag-Ser-OECTs）。其可超低浓度（0.013 pM）检测雌二醇，具抗菌性与强机械韧性，为无创个性化诊断提供新平台。
在健康监测领域，可穿戴设备正凭借无创、实时的特性掀起医疗革新。然而，现有设备在长期使用中面临三大挑战：对汗液中低丰度分子（如雌二醇）的检测灵敏度不足，皮肤接触界面易滋生细菌引发感染，以及复杂运动场景下机械稳定性欠佳。这些问题制约着可穿戴设备在精准医疗中的应用，如何平衡灵敏度、抗菌性与机械兼容性成为亟待突破的技术瓶颈。
为攻克上述难题，上海交通大学的研究团队开展了一项前沿研究，相关成果发表在《Biosensors and Bioelectronics》。研究团队致力于开发一种集高灵敏检测、抗菌功能与机械适应性于一体的可穿戴电子设备，以实现对人体关键生理指标的无创监测，为个性化健康管理提供新工具。
研究人员采用的核心技术方法包括：一是材料合成，通过氢氧化钠 / 氢氧化钾蚀刻法制备二维材料 MBene，利用还原反应合成银纳米线（AgNWs），并将两者与 PEDOT:PSS 自组装形成 MBene@AgNWs@PEDOT:PSS 复合半导体；二是器件构建，设计多层结构的 MB-Ag-Ser-OECTs，包含柔性 SEBS 衬底层、蛇形金属导电层、复合导电层及 SU-8 封装层，并集成无线 Wi-Fi 模块实现数据传输；三是功能化修饰，在栅电极表面固定雌二醇适配体，实现对汗液中 17β- 雌二醇的特异性捕获；四是性能验证，通过机械测试（拉伸、弯曲、扭转、穿刺）、3D COMSOL 仿真及志愿者临床试验评估器件性能。
灵敏度
研究显示，MB-Ag-Ser-OECTs 对雌二醇的检测限（LOD）低至 0.013 pM，显著优于文献报道水平。这一高灵敏度源于 MBene 独特的二维结构促进电子转移，以及 AgNWs 高导电性提升电荷传输效率，使器件能够捕捉极低浓度的生物标志物，为早期疾病筛查提供可能。
抗菌性能
MBene@AgNWs 成分展现出强效抗菌能力。AgNWs 通过与细菌表面巯基结合、抑制蛋白质合成，有效抑制细菌增殖，降低皮肤炎症风险。实验证实，该器件在模拟汗液环境中能显著减少细菌附着，保障长期佩戴的安全性。
机械兼容性
机械性能测试表明，器件在拉伸至 30% 应变、弯曲半径 5 mm、扭转 180° 及穿刺测试中均保持稳定性能。3D COMSOL 仿真进一步验证其结构在复杂形变下的应力分布合理性，AgNWs 的一维柔性结构增强了材料的拉伸性与抗疲劳性，确保器件在日常活动中可靠工作。
志愿者试验
通过招募不同性别的志愿者进行临床测试，结果显示 MB-Ag-Ser-OECTs 能准确区分个体间的雌二醇水平差异，且佩戴舒适度高，无皮肤刺激反应。这证实了其在实际应用中的可行性与可靠性。
研究结论指出，MB-Ag-Ser-OECTs 通过工程化二维材料与有机电化学晶体管的创新结合，成功解决了可穿戴设备在灵敏度、抗菌性与机械兼容性方面的技术矛盾。其核心优势体现在：极低的检测限满足超微量生物标志物监测需求，AgNWs 的引入实现抗菌与机械性能的双重提升，无线传输模块与柔性结构设计推动设备向便携化、智能化发展。该研究不仅为无创检测女性生殖健康指标（如雌二醇）提供了新范式，更拓展了二维材料在生物电子领域的应用场景，为开发下一代舒适、精准的个性化诊断设备奠定了坚实基础。未来，进一步优化器件集成度与多指标检测能力，有望推动其在慢性病管理、运动健康监测等领域的广泛应用。
