综述：用于下一代可穿戴传感器的先进纳米材料在健康监测与诊断中的应用

这篇综述系统阐述了先进纳米材料（如金属基、碳基、聚合物基材料）在可穿戴传感器中的创新应用，重点探讨了其导电性、选择性、灵敏度及生物相容性等特性如何通过计算模拟（如DFT）、结构工程和先进制造技术（如3D打印、微针阵列）推动健康监测设备的精准化发展，同时分析了电化学/机电传感机制及在慢性病（如心血管疾病、糖尿病）管理中的潜力。

　　

Advanced nanomaterials in wearable sensors
可穿戴传感器正通过金属基（如金纳米颗粒）、碳基（如石墨烯、MXene）和聚合物基纳米材料的创新实现革命性突破。这些材料凭借高比表面积和可调控的电子结构（通过DFT计算验证），显著提升了传感器对生理信号（如葡萄糖、皮质醇）的检测限（低至nM级）。微针阵列设计结合3D打印技术，实现了无痛透皮监测，其机械强度（>0.5?MPa）与柔性（应变>50%）的平衡通过分子动力学模拟优化。

Computing platform with wearable sensors
人工智能（AI）与机器学习（ML）算法被用于解析多模态数据，例如通过ECG信号预测心律失常风险（准确率>92%）。密度泛函理论（DFT）辅助筛选材料活性位点，如MXene表面氟终止基对H₂
O₂
的吸附能低至-1.8?eV，解释了其在氧化应激标志物检测中的超高灵敏度。

Detection techniques
电化学传感器利用纳米酶（如Pt@MOF）催化H₂
O₂
还原，电流响应时间<3?s；而柔性压阻材料（如AgNWs/PDMS）在脉搏波监测中展现0.1?kPa^-1
的灵敏度。值得注意的是，汗液葡萄糖检测的线性范围（1-20?μM）已满足临床需求。

Health monitoring applications
针对糖尿病管理的连续血糖监测系统（CGMS）误差率<5%，而石墨烯基贴片可同步检测pH和乳酸（精度±0.2）。在心血管领域，基于PPy/PVA的应变传感器能捕捉0.1%的血管壁运动，预警动脉粥样硬化风险。

Conclusion and perspective
尽管纳米材料解决了传统ECG电极的皮肤刺激性难题，但长期稳定性（>30天）和批量生产成本仍是产业化瓶颈。未来或将开发自供电系统（如摩擦纳米发电机）与可降解传感器，推动个性化医疗发展。