基于同轴湿法纺丝的多生物传感发带系统：面向紧急健康评估的实时汗液多指标监测技术

针对紧急医疗场景下血液检测耗时且场地受限的瓶颈，研究人员开发了一种可编织的多生物传感器阵列，通过同轴湿法纺丝技术实现汗液pH、Na+、K+、Ca2+和体温的实时多重检测。该系统灵敏度达39.52±0.5mV pH-1，24小时信号漂移低于0.19mV h-1，集成无线发带设计为个性化医疗和紧急诊断提供创新解决方案。

　　

在医疗监测领域，血液分析虽被视为金标准，但其侵入性和对实验室设备的依赖严重阻碍了紧急情况下的实时干预。汗液作为富含电解质、代谢物等生物标志物的非侵入性样本，展现出巨大的健康监测潜力。然而现有汗液传感器面临灵敏度不足、被动采样限制以及界面分层风险等挑战。针对这些问题，青岛大学的研究团队在《Nature Communications》发表了一项突破性研究，开发出基于同轴湿法纺丝技术的多生物传感发带系统。

该研究通过将丝素蛋白(SF)、聚乳酸(PLA)和羧基化碳纳米管(CNT)复合制成SCP混合物，采用单通道/同轴双针头湿法纺丝技术制备核心-鞘结构生物传感纱线。关键创新包括：1）构建200倍于传统纱线表面积的微孔结构实现定向汗液传输；2）开发Ag/AgCl参比电极与PVB封装层；3）集成无线电路实现信号处理与传输。

设计构造与性能优化

研究团队设计的发带系统采用双层编织结构，通过垂直经纱和水平纬纱的交织形成稳定电极排布。

显示，不对称润湿性梯度（接触角61° vs 疏水基底）使汗液在30秒内完成定向吸收。6% CNT掺杂的CSCP纱线比表面积达20.89 m²/g，循环伏安测试显示其法拉第电流提升3倍。

传感性能验证

证实传感器具有卓越灵敏度：Na⁺（56.33±1mV dec^-1）、K⁺（34.13±0.6mV dec^-1）检测限覆盖生理范围（10-160mM Na⁺，2-32mM K⁺）。抗干扰测试显示共存离子引起的电位波动<1mV，24小时漂移率仅为pH:0.13±0.01mV h^-1。

生物相容性与应用验证

埋土实验显示90天降解率达68%，CCK-8检测证实L929细胞存活率>95%。

展示登山测试中，系统成功捕获运动后汗液pH上升（7.2→7.8）及电解质浓度下降趋势，与离体检测结果吻合度>90%。

这项研究通过材料创新与结构设计，解决了可穿戴传感器长期稳定性与舒适性的关键矛盾。其核心价值在于：1）首创同轴湿法纺丝制备全集成生物传感纱线，消除界面分层风险；2）建立汗液生物标志物与血液指标的临床相关性模型；3）为紧急医疗场景提供分钟级响应的决策支持。该技术平台可扩展至其他生物标志物检测，推动个性化医疗从实验室向日常穿戴的范式转变。