用于實時壓力健康管理的可穿戴電化學織物傳感系統

根據世界衛生組織的數據，近年來，抑郁癥被列為全球疾病的最大單一因素，估計有超過3億人患有抑郁癥，相當于世界人口的4.4%?？焖贉蚀_地監測個人心理和生理壓力狀態對于幫助預防抑郁癥至關重要。壓力還會引發各種健康問題，如免疫紊亂、心血管疾病和傳染病。直接反映應激狀態的一種生物反應是皮質醇（一種糖皮質激素類固醇激素）的水平。因此，皮質醇監測和分析為檢測精神和身體狀態提供了一種關鍵方法。

分子印跡聚合物，是對特定分子或化合物具有高親和力結合位點的人工受體。分子印跡聚合物被認為是構建具有高穩定性和成本效益的可穿戴傳感器的最佳選擇。然而，目前基于分子印跡聚合物的皮質醇傳感設備只能使用一次或非常有限的次數，由于去除皮質醇的方法有限，以及去除過程中分子印跡聚合物和電極之間的界面不穩定，導致成本增加和不便。此外，薄膜的使用阻礙了透氣性，其在皮膚上的使用會導致用戶的不適感。實現具有良好穩定性、可重復使用性和透氣性的快速可靠的皮質醇檢測仍然迫在眉睫。

據麥姆斯咨詢報道，近日，哈爾濱工業大學（深圳）何思斯教授、復旦大學彭慧勝教授、南方科技大學丘龍斌助理教授等人報道了一種基于分子印跡聚合物的織物傳感系統，可快速可靠地檢測皮質醇以實現壓力監測。該織物傳感系統使用纖維作為生物傳感電極，具有高重復性、透氣性和穩定性，可進行個性化的壓力水平監測。 織物中的纖維由排列的碳納米管組裝而成，并用含有氧化還原活性納米粒子的分子印跡聚合物進行功能化。由此產生的織物可提供1 pM至10 μM的皮質醇檢測能力，使其成為性能最佳的皮質醇生物傳感器之一。

圖1 用于實時壓力健康管理的可穿戴織物傳感系統示意圖

圖2 用于實時壓力健康管理的織物傳感系統的傳感性能

與傳統的分子印跡聚合物傳感器相比，織物傳感系統表現出良好的透氣性，并且可以在汗液中重復使用測試皮質醇超過100次。這是通過使用乙醇洗滌的簡單程序實現的。關鍵是纖維電極的活性表面積和可控設計的孔道距離，保證了聚合物和纖維電極之間的穩定界面，賦予織物傳感器優良性能。

圖3 織物傳感系統的再生機制

織物傳感系統可以檢測汗液中的皮質醇，然后通過無線傳輸將數據傳輸到手機或智能手表，以進行無創壓力管理，從而評估壓力水平，以更好地了解人的情緒和健康狀況。

圖4 織物傳感系統對身體汗液進行實時壓力分析

該工作以“Wearable and regenerable electrochemical fabric sensing system based on molecularly imprinted polymers for real-time stress management”為題發表在Advanced Functional Materials期刊上。論文通訊作者是哈爾濱工業大學（深圳）何思斯教授、復旦大學彭慧勝教授、南方科技大學助理教授丘龍斌。論文第一作者是胡曉康。該工作得到了國家自然科學基金（52103300）、廣東省基礎與應用基礎研究基金（2023A1515010572）、深圳市科技計劃（JCYJ20210324132806017、GXWD20220811163904001）、哈爾濱工業大學（深圳）創新材料研究中心的儀器儀表的支持。

審核編輯：劉清