可穿戴传感技术是个性化医疗的一个重要环节，研究人员必须同时跟踪体内的多种分析物，以获得人类健康的完整图像。在一份新的报告中科学的进步王英丽(Yingli Wang)和一组来自英国剑桥大学(University of Cambridge)和中国浙江大学(University of Cambridge)生物系统、工程和信息科学的科学家，展示了一种具有“通用”分子识别能力的可穿戴等离子体电子传感器。该团队引入了具有表面增强拉曼散射(SERS)活性的柔性等离子体超表面作为基本传感组件。该系统包含一个灵活的汗液提取过程，基于独特的拉曼散射光谱在体内无创提取和指纹分析物。作为概念的证明，他们成功地监测了体内不同的微量药物量，以获得单个药物的代谢概况。该传感器填补了可穿戴传感技术的空白，提供了一种通用的、敏感的分子跟踪过程，以评估人类健康。
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可穿戴传感器技术
可穿戴传感器必须克服硬弹性表面和软弹性表面之间的根本不匹配，以贴合皮肤、眼睛、神经和牙齿等生物界面，以无缝地评估人类健康。该设备允许研究人员持续评估包括心率和体温、排汗和身体活动在内的生命体征。尽管物理可穿戴传感器取得了成功，但在分子水平上洞察人体动力学的无创分子跟踪技术仍有待实现。这些能力对于个性化精准医疗至关重要，报告phys.org．
介绍了该传感器的作用机理和研究进展
研究小组使用可穿戴传感器对独特的SERS光谱进行了指纹识别。作为一个概念的证明，他们检测了人体内药物浓度的变化，以获得一个人的药物代谢概况。集成可穿戴传感器填补了个性化诊断的空白，实现了重要生化化合物的实时跟踪。科学家们使用传感平台来监测生理线索或人体中的药物浓度，以获得个体的药物代谢概况。然后使用集成的可穿戴传感器，他们在闭环反馈给药系统中监测生理信号或药物浓度。
这种等离子体超材料集成的可穿戴传感装置包含两个主要组成部分，包括一层薄薄的水凝胶，其中载有刺激汗腺分泌的分子。该团队将这些结构连接到两个螺旋分形网格电极上，作为汗液提取组件。研究人员使用离子导入法(透皮给药)进行提取;广泛用于诊断和治疗设备的无创汗液采样方法。
他们使用有序的银纳米立方超晶格形成等离子体元膜，作为安装在实验装置中的传感组件。纳米立方体内的强电磁场产生了SERS(表面增强拉曼散射)效应，用于探测接近元膜表面的分子。他们将这两种成分放在一层极低模量的聚合物薄膜上，形成一层薄的、透气的、物理坚韧的支撑，对皮肤无刺激性粘附。利用电极，研究小组用温和的电流将水凝胶层中的氯化乙酰胆碱输送到分泌汗腺，从而快速、局部地产生汗液。
生物传感应用
接下来，王和她的同事招募了健康的志愿者进行体内(生理)测量，以证明该设备的排汗能力。科学家们使用尼古丁作为模型药物，并监测皮肤中药物的实际浓度与每个个体的药物传递、吸收和代谢率的关系。在实验过程中，他们在志愿者的前臂上安装了一个可穿戴的SERS传感器，该传感器与一个紧凑的电源和无线控制单元相连接。该设备显示了汗液中尼古丁的SERS光谱，以匹配尼古丁标准的光谱。结果表明传感器如何训练尼古丁的代谢行为，使可穿戴传感器能够监测药物的动态药代动力学及其代谢特征。然而，该传感器只有效地检测到储存在浅表皮下的目标;因此，在进一步的研究中，研究人员需要了解这个值与血液或间质液中的药物浓度之间的关系。
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前景
通过这种方式，Yingli Wang和同事展示了一种可穿戴等离子体电子集成传感器作为下一代可穿戴设备。与现有的可穿戴电化学传感器相比，该传感器具有更广的目标特异性和更高的稳定性。该集成设备弥补了个性化诊断和精准医疗的现有差距，可以实时跟踪体内重要分子。该团队提出了在闭环反馈给药系统中监测生理线索和药物浓度的应用，并期望可穿戴传感器能够激发一系列多学科应用。
