基于有机电化学晶体管的可穿戴锂离子传感器：双相情感障碍精准医疗新突破

本研究针对双相情感障碍(BD)患者锂盐治疗监测的临床痛点，开发了一种基于有机电化学晶体管(OECT)的可穿戴汗液锂离子(Li+)传感器。通过集成离子电渗促汗、微流控导汗和选择性离子膜技术，实现了0.1 mM检测限的连续监测，并在健康人群和BD患者中验证了其临床适用性。这项发表于《Device》的研究为精神疾病精准用药提供了创新解决方案。

　　

在精神健康领域，双相情感障碍(BD)影响着全球约4.4%的人口，其中锂盐(Li)作为一线治疗药物需要严格维持0.5-1.0 mM的血药浓度。然而传统血锂监测需频繁抽血，导致患者依从性差，而现有替代技术又难以实现连续、无创检测。这一临床困境激发了南加州大学(University of Southern California)研究团队的创新探索。

研究团队开创性地将有机电化学晶体管(OECT)与离子选择性膜(ISM)相结合，开发出柔性可穿戴传感器(WLS-OECT)。该设备通过离子电渗技术刺激局部汗液分泌，利用微流控系统引导汗液至检测区域，实现了对汗液中Li⁺的高灵敏度(ΔI_ds/I₀=0.5/decade)和特异性检测。尤为关键的是，研究者采用喷墨印刷和3D直写技术制备了多层器件结构，包括金电极、PEDOT:PSS(聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐)沟道和Ag/AgCl栅极，确保了器件的可扩展性和穿戴舒适性。

关键技术方法包括：1)喷墨印刷制备Au源漏电极和PEDOT:PSS沟道；2)3D直写Ag/AgCl栅极；3)含锂离子载体VI的离子选择性膜制备；4)离子电渗促汗系统集成；5)微流控汗液收集设计。研究招募3名健康志愿者和3名BD患者进行临床验证。

WLS-OECT性能验证
器件在人工汗液中表现出优异的线性响应范围(0.001-10 mM)和抗干扰能力，能有效区分Ca²⁺、NH₄⁺等干扰离子。通过100次循环测试证实了稳定性，且与商用Li⁺选择性电极结果高度一致。

可穿戴系统集成
定制PCB电路实现无线数据传输，配套手机APP可实时显示数据。离子电渗系统采用含毛果芸香碱的阳极水凝胶，COMSOL模拟证实其有效促汗能力。微流控设计确保4μL汗液在15分钟内充满检测腔室。

临床验证结果
健康受试者汗液Li⁺浓度稳定在0.1 mM，而每日服用1200/800/200 mg锂盐的BD患者分别检测到1.5/1.0/0.6 mM，与Macroduct汗液收集系统的检测结果吻合。

该研究首次实现了可穿戴式Li⁺连续监测系统，其创新性体现在：1)将OECT的信号放大特性与ISM的选择性完美结合；2)开发出全印刷制备工艺；3)建立汗液Li⁺浓度与给药剂量的相关性。这项技术有望改变BD患者需频繁抽血监测的现状，为精神疾病精准用药树立了新标杆。正如研究者Mohammad Shafiqul Islam和Yasser Khan团队强调的，该平台还可拓展至其他精神药物监测，推动个性化医疗发展。