近期，美国Texas A＆M University 田李梅课题组提出了一种基于分子印迹聚合物（MIP）的生化传感器，利用电化学阻抗谱来量化汗液中的分子生物标志物，从而消除了对标签或氧化还原探针的需要。该装置集成了离子导入模块和纸基微流控系统，能够同时监测汗液体积、分泌速率、钠离子浓度和皮质醇浓度等多个参数，支持连续自动分析，为实时、非侵入性生理状态监测提供了一种新的技术手段。相关研究以“Molecularly Imprinted Wearable Sensor with Paper Microfluidics for Real-Time Sweat Biomarker Analysis”为题目，发表在期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。

本文要点：

1、开发了一种基于分子印迹聚合物（MIP）的电化学传感器，利用电化学阻抗谱实现对汗液中皮质醇的灵敏和特异性检测，最低检测浓度达到1pM，比之前报道的MIP皮质醇传感器低1000倍。

2、将多模式电化学传感器与离子渗透汗液提取模块和纸基微流控技术集成，实现了对汗液体积、分泌速率、钠离子和皮质醇浓度的实时分析。

3、纸基微流控模块不仅可以定量汗液体积和分泌速率，还可以在无需用户干预的情况下实现连续汗液分析。

4、这项研究以皮质醇传感为概念验证，但该MIP可穿戴传感器也可扩展至其他生化物质的实时检测，如蛋白质生物标记物和治疗药物。

在汗液传感器中使用分子印迹聚合物（MIP）的主要优点如下：

1、MIP可以在无需标签或氧化还原探针的情况下，对目标分子如皮质醇进行高灵敏和高选择性检测。基于MIP的传感器可以检测浓度低至1pM的皮质醇，比之前报道的MIP皮质醇传感器低1000倍。

2、MIP是一种合成的生物识别元件，与抗体等天然受体相比更稳定、更经济，非常适合可穿戴传感应用。

3、目标分子（如皮质醇）与MIP空腔的结合会改变电极表面Debye层内的离子分布，从而实现无需标签的高灵敏度电化学检测。

4、基于MIP的传感器可扩展用于检测皮质醇以外的多种分子生物标记物，为可穿戴汗液分析提供了一种通用方法。

总体而言，基于MIP的方法克服了基于抗体和适配体的传感器的局限性，实现了对汗液中低丰度分子目标的灵敏、选择性和无标记检测。

纸基微流控模块通以下方式促进连续的汗液分析：

1、量化汗液体积和分泌速率：纸基微流控通道可以通过视频记录液体前沿的传播速度，实时量化汗液的体积和分泌速率。

2、作为自动化泵：纸基微流控通道可以利用毛细作用力，自动将积累在传感腔室中的汗液抽出，无需人工干预。这可以防止不同时间采集的汗液样本混合，确保分析的准确性。

3、重置传感腔室：纸基微流控通道可以将积累的汗液连续不断地从传感腔室中抽出，重置传感腔室，使其能够持续分析新鲜的汗液样本。

4、与柔性电子设备集成：纸基微流控通道可以与柔性电子设备集成，构建一个无需人工干预即可操作的皮肤贴附式检测系统。

总之，纸基微流控模块可以实现汗液体积、分泌速率的实时量化，并自动重置传感腔室，从而支持连续、自动化的汗液分析，克服了需要人工干预的局限性。这也为可穿戴汗液传感器的应用提供了重要支撑。

图1.可穿戴设备设计。

图2.纸质微流体的表征。

图3.LIG电极表征。

图4.LIG电极的MIP功能化。

图5.MIP电化学传感器的性能。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.4c10033