可穿戴汗液生物传感新研究，在体、连续监测肌醇

一枚贴肤“小方片”，像把实验室装进了皮肤表面。《ACS Sensors》期刊的 2025 年 6 月刊登的一项来自东北师范大学团队的工作，报道了一款用于汗液肌醇（myo-inositol）监测的全功能一体化可穿戴系统（ES-WSMB）。它在静息状态下即可电渗析诱导出汗，自动微流控递送新鲜汗液，电化学识别并实时校准目标信号，并将数据经板载电路处理后输出，完成从样本到结果的闭环，在汗液分子监测赛道里属于系统层面的整合。

肌醇作为细胞内第二信使，与胰代谢、神经系统、骨代谢与生殖等生理过程相关，亦被多项研究提示与抑郁、阿尔茨海默病、胰岛素抵抗、多囊卵巢综合征及糖尿病肾病等存在代谢学联系。

但传统定量依赖 HPLC-MS/MS 或 GC-MS 等实验室平台，日常与连续使用门槛高。作者将目标定位于在体、非侵入、连续监测的工程实现，并验证汗液肌醇与血浆肌醇的关联度。

这套 ES-WSMB 的结构更像一个“皮肤上的小系统”，由四个单元协同完成工作——电渗析诱导（IP）、自动微流控、汗液分析与智能控制。

图：A：肌醇在健康管理中的角色与通过皮肤汗液实现的非侵入、连续监测的总体思路。B：表皮贴片的三层集成布局，包含电渗析诱导（IP）、自动微流控与汗液分析单元

IP 单元以胆碱能激动剂 carbachol 作为诱导介质，在恒流下促发局部出汗；自动微流控单元负责就地采集、传输、存储并按设定节律刷新汗液；汗液分析单元则在同一枚柔性贴片上并行测定肌醇、pH 与 Na⁺，后两者用于对肌醇读数进行实时校准；智能控制单元是一块可复用 PCB，负责信号采集、处理与通信。

图：贴片结构示意与实物照片（尺标 8 mm）

在传感材料与选择性上，研究作者没有走生物酶路线，而是采用了分子印迹聚合物（MIP）+ 普鲁士蓝（Prussian Blue, PB）固态信号体 + 氮掺杂分级微/介孔碳气凝胶（NHMCAs）电极基底的组合：贴片上的肌醇工作电极使用 NHMCAs 作为高比表面积与高缺陷位点的导电骨架，嵌入 PB 作为固态氧化还原报告体，再以针对肌醇的 MIP 提供“形状-化学双识别”的位点。由于 PB 为固态嵌入，电化学读出与电再生不需要外加溶液，更利于在体复用。这一设计解决了汗液原位复杂基质下灵敏度、选择性与可再生三难题的工程平衡。

图：可复用肌醇电极的在体识别与电再生原理示意图

性能数据方面，作者表示，在优化条件下，肌醇传感器对数线性范围 0.01–100 μM，检出限 3.7 nM（S/N=3）；与常见汗液干扰物及结构近似分子相比表现出高选择性；通过同时获取的 pH 与 Na⁺ 对肌醇信号做实时校准，提升原汗样在体测量的准确度。

微流控的“更新速度”**是连续监测的关键。作者结合 COMSOL 数值模拟与体上实验，确定 6 个入口、单入口 0.3 μL/min 的条件下，腔室溶质浓度达到新水平的 95％ 刷新时间约 342 s，与体上观测基本吻合。这意味着贴片能够以几分钟级的时间分辨率获取“新鲜汗液”，支撑动态曲线描绘。

人体验证分为两层。其一，贴片读数与 GC-MS/MS 的对照验证，报告相关系数 r=0.95；其二，围绕“摄入-吸收-排泄”的动力学情境设计了剂量-反应与代谢干扰测试：标准剂量口服肌醇后汗液肌醇在约 3 小时达到峰值，半剂量时峰值显著降低；连续饮用咖啡一周的情境下，汗液肌醇显著下降。作者基于既往血浆药动学数据，在近似给药方案下对比汗液-血浆曲线，给出汗液与血浆肌醇水平相关系数 r=0.901。需要强调的是，这里的“相关”基于健康受试者与具体受控条件，尚不指向疾病诊断效能。

图：可复用智能控制单元的 PCB 实物（尺标 10 mm）

对制药与医疗科技企业而言，这类系统级整合的价值主要体现在两端——

一端是技术栈迁移——电渗析诱导、自动微流控、多路电化学与板载算法的集成，为更多“非传统目标分子”的汗液监测提供了可复用的工程母版，尤其是以 MIP-PB-碳气凝胶为核心的无酶识别+固态读出路径，在稳定性与在体再生方面具有可拓展性。

另一端是早期临床与真实世界研究的工具化——在严格伦理与方法学框架中，可作为膳食补充剂或代谢研究的伴随监测手段，探索给药-代谢-排泄的个体差异。但距离疾病分层、疗效判断或处方级决策，还需要多中心、大样本的临床验证与跨体液标定学研究，且需明确不同人群、不同场景下的汗液-血浆映射模型边界。

这项工作把「出汗-换液-识别-校准-传输」五个环节压缩进一体化贴片，给汗液分子监测的系统工程打样。对产业界的实际启发，在于平台化可穿戴分子监测的可行性与可复制性，而非“立刻替代血检”。下一步能否进入疾病相关的前瞻研究，取决于对生物标志物-体液转换关系的更严谨刻画与工程系统在长期佩戴下的安全性与一致性评估。

参考材料：

Deng, W., Bai, J., & Zhou, M. (2025). Skin-Interfaced Entirely Self-Contained Wearable Biosensor for the Noninvasive and Dynamic Monitoring of Sweat Myo-Inositol. ACS sensors.

来源：国际医药商情

作者：John Xie