研究人员提出单一的双功能完全集成的可穿戴追踪器

与可穿戴电子设备、远程医疗和医疗物联网的概念相结合，可穿戴传感器能够跟踪不同的生物物理活动，如脉搏、体温和呼吸频率，从而具有实时跟踪人体健康的特点，不会引起任何不适或干扰常规活动，因此提高了穿戴者的自我监测依从性和病人的医疗质量。与专注于从生物物理参数得出的生命体征的可穿戴传感器相比，可穿戴生化汗液或伤口渗出物传感器可以现场监测个人的生理汗液或伤口渗出物生物标志物，能够在分子水平上提供独特的、几乎不可替代的对用户健康状态的洞察力。

全集成设备可以实现全部功能，但不需要外部配件，被誉为现代设备设计和开发的最理想和最终目标之一。将全集成概念引入可穿戴生化传感，全集成可穿戴生化传感器能够在分子水平上对生物标志物进行无线、无创、连续和多重的现场追踪，用于日常的潜在健康状况评估和管理。然而，目前还没有相关研究实现双功能全集成可穿戴平台的构建，其用于动态现场健康监测和个性化干预的情况也没有被研究。通过这种通用双功能全集成可穿戴平台对表皮汗液或伤口渗出物进行体外原位监测是具有挑战性的，因为这两种生物基质之间的生理环境存在着显著差异，这很可能导致对同一生物标志物的不同信号漂移。

基于此，来自东北师范大学的研究人员提出了一种单一的双功能完全集成的可穿戴追踪器，用于多种表皮汗液或伤口渗出物生物标志物的无线、实时、动态地现场监测。

图1 双功能完全集成可穿戴跟踪器示意图，用于原位表皮汗液和伤口渗出多种生物标志物的多路复用和无线监测

考虑到汗液或伤口渗出物中的电解质（如Na⁺、K⁺和H⁺）和代谢物（如尿酸（UA））水平可能与健康或伤口状况相关，研究人员通过微流控、传感和电子模块的无缝集成，对受试者运动时汗液中的Na⁺、K⁺、pH和UA水平等生物标志物以及受试者伤口愈合期间的伤口渗出物进行动态和皮肤追踪。通过富含嘌呤的摄入测试，对其在高尿酸血症/健康受试者中的无创高尿酸血症管理的适用性进行了评估，并通过对照医疗处理对受试者感染的伤口进行了管理。

图2 双功能全集成可穿戴跟踪器微流控模块的设计与表征

图3 双功能全集成可穿戴跟踪器的验证，用于动态现场汗液监测和潜在的无创性高尿酸血症管理

图4 双功能全集成可穿戴跟踪器的验证，可用于身体表面伤口的原位渗出液监测和潜在伤口管理

总体而言，作为一种可穿戴的生物电子装置，研究人员所提出的双功能全集成可穿戴追踪器具有一系列优势：（i）与包含有限模块（如单独的微流控或传感模块）的普通非集成装置相比，双功能全集成可穿戴追踪器具有更强的实用性。（ii）所提出的完全集成的可穿戴追踪器的独特的双功能能力允许使用一个而不是两个传感器对原始表皮汗液和伤口渗出物这两种不同的生物液体进行相同的生物标志物分析，这简化了双功能可穿戴传感器的设计。（iii）通过一个双功能全集成的可穿戴追踪器同时测量汗液或伤口渗出物的Na⁺、K⁺、pH值和UA，可以获得全面的、丰富的、重要的人体或伤口状态的信息，而这些信息是汗液或伤口渗出物中的一些物种无法提供的。（iv）专门设计的微流控模块具有高效的体表生物流体采样、存储和排泄等多种功能，确保在传感模块内进行高效的动态原位多重表皮原汗和伤口渗出物分析。（v）采用具有独特结构（如均匀和高度有序的孔径、大比表面积、介孔结构和高密度的缺陷位点）的HOMC作为传感模块内的UA传感器的电极材料，诱发了特殊的电化学反应性，因此可以对原表皮汗液和伤口渗出物做出高度敏感和选择性的UA反应。（vi）生物流体的UA监测很重要。血清UA被认为是高尿酸血症的关键生物标志物之一，而高尿酸血症是痛风、冠心病、中风和高血压的危险因素。与传统的有创血清UA监测相比，由双功能全集成可穿戴追踪器提供的无创方案以汗液UA为生物标志物提供了一个更方便的途径。在可穿戴汗液UA监测中首次引入Na⁺和K⁺共同辅助的实时校准，使原始汗液UA测量和无创高尿酸血症管理的准确性得到极大的提高。伤口渗出物UA被认为是衡量伤口严重程度的重要指标。首次将pH值辅助实时校准纳入可穿戴伤口渗出物UA分析，使原始伤口渗出物UA监测具有较高的准确性，并很可能相应地导致有效的伤口管理。这些优势的结合，使这种双功能完全集成可穿戴追踪器在无创的定制化健身、个性化诊断和定制化治疗方面具有非常强大的应用前景。　　

      审核编辑：彭静