热响应动态湿粘附表皮界面技术实现运动稳定多重汗液生物传感

本文创新性地开发了具有温度响应特性的湿粘附表皮界面系统（WAME），通过整合贻贝启发的儿茶酚基团（DMA）、疏水性丙烯酸酯（MEA）和聚N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）三种功能组分，构建了基于低临界溶解温度（LCST ~32oC）的动态粘附机制。该技术解决了传统可穿戴汗液传感器在潮湿环境下界面分层的关键难题，实现了运动过程中pH、Na+、K+和乳酸的多重生物标志物稳定检测。

　　

Highlight亮点

本研究开发的温敏型湿粘附可穿戴汗液传感器采用p(DMA-co-MEA-co-NIPAM)（pDMN）三元聚合物体系，巧妙结合了：1）多巴胺甲基丙烯酰胺（DMA）的耐湿粘附特性；2）甲氧基乙基丙烯酸酯（MEA）的疏水稳定作用；3）N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）的LCST相变特性（~32°C）。这种分子设计使传感器能在运动出汗时保持强力表皮粘附（62.03 kPa），又可通过温和冷却实现轻柔剥离（粘附力降低77.5%），确保信号稳定性与设备可重复使用性。

Materials材料部分

溶剂购自天津丰川化学试剂技术有限公司。MEA购自东京化学工业株式会社。NIPAM和苯胺购自阿拉丁（中国）。盐酸多巴胺购自麦克林公司。

Design and fabrication of WAME sweat sensor WAME汗液传感器设计与制造

如图2a所示，WAME汗液传感器包含四个组件：温敏动态粘附层、微流控汗液通道、多功能传感电极阵列和聚合物密封层。特别地，贻贝启发聚合物pDMN通过聚合反应合成作为粘附层（图2b），其中DMA提供儿茶酚粘附基团，MEA增强机械稳定性，NIPAM赋予温度响应特性。该设计实现了"运动时强力粘附-冷却后轻松剥离"的智能切换。

Conclusions结论

我们开发了一种集成动态自适应pDMN水凝胶层与多电极阵列的温敏WAME汗液传感器。经过三元聚合物组分的系统优化，该系统在体力消耗期间实现了汗液生物标志物（pH、Na⁺、K⁺和乳酸）的无线实时检测，同时保持<0.67%的信号波动。这种自适应聚合物工程与多重电化学传感的协同作用，为智能汗液传感可穿戴设备建立了新范式。