基于水凝胶-纳米纤维复合贴片的无创比色汗液传感技术研究

针对传统汗液传感器透气性差、依赖外部电源等问题，韩国研究人员开发了一种基于图案化SBS纳米纤维和PEGDA水凝胶的比色传感贴片。通过PEGMA亲水改性增强汗液吸收，结合自修复PVA/硼砂水凝胶框架，实现了葡萄糖和pH的无源实时检测。该技术为多生物标志物监测提供了柔性、透气的可穿戴解决方案。

　　

汗液作为血液的"代谢镜像"，含有葡萄糖、电解质等丰富生物标志物，但现有汗液传感器面临"三难"困境：刚性电子器件难贴合皮肤、微流控设备难摆脱外部电源、传统材料难平衡透气性与检测精度。延世大学Jaecheol Lee团队在《Sensors and Actuators B: Chemical》发表的研究，通过纳米纤维与水凝胶的"分子编织"技术，开发出能像创可贴般贴附的智能传感系统。

研究采用三项核心技术：1）图案化电纺技术制备SBS纳米纤维基底，通过定制收集器调控纤维排列；2）PEGMA亲水改性解决纳米纤维疏水性问题；3）UV光聚合将含酶PEGDA水凝胶精准固定在纳米纤维上，结合PVA/硼砂自修复水凝胶框架实现模块化集成。

【Preparation of patterned and surface-modified SBS nanofiber】
通过电场调控实现纳米纤维的定向沉积，接触角测试显示PEGMA改性使表面能提升47%，汗液吸收速度提高3.2倍。

【Hydrogel-integrated nanofiber sensor fabrication】
光固化PEGDA水凝胶厚度控制在150±20 μm，葡萄糖检测限达0.2 mM，pH响应范围4.0-7.5，颜色变化可通过智能手机RGB分析量化。

【Self-healing adhesive hydrogel frame】
PVA/硼砂框架经500次拉伸仍保持85%粘附力，模块间自修复效率达92%，支持多传感器自由组合。

【On-body performance evaluation】
人体试验显示，运动30分钟后即可获得稳定信号，与商用血糖仪相关系数R²=0.91，且无皮肤刺激反应。

该研究突破性地将纳米纤维的透气性与水凝胶的分子识别能力结合，首创"三明治"结构：底层图案化纳米纤维作为"人工汗腺"快速导流汗液，中层PEGDA水凝胶作为"分子探针"实现特异性检测，顶层自修复框架则像"生物胶水"确保长期佩戴。这种设计使传感器在保持98%空气透过率的同时，葡萄糖检测灵敏度达3.8 nmol/cm²，远超同类薄膜传感器。特别值得注意的是，模块化设计允许用户像拼积木一样自由组合不同检测模块，为个性化健康监测开辟新路径。研究团队指出，该平台未来可扩展至乳酸、皮质醇等标志物检测，有望成为下一代无创诊断的"电子皮肤"基础技术。