图1展示了基于PFC-1薄膜的可穿戴式汗液传感器制备和表征。研究团队采用界面辅助法在水表面合成了PFC-1薄膜,并将其转移到预拉伸的金/聚二甲基硅氧烷(Au/PDMS)波浪电极上。通过这种预拉伸沉积方法,电极在释放拉伸后形成了波浪结构,从而实现了HOFs薄膜与柔性电极的高效集成,突出了它们在电化学生物传感应用中的潜力。同时,PXRD谱图与模拟XRD谱图一致进一步证实了结晶化HOFs薄膜的成功制备。

图1.基于PFC-1薄膜的可穿戴式汗液传感器制备和表征
图2探讨了基于PFC-1薄膜的可穿戴式汗液传感器基的电化学性能。实验结果表明,这种基于HOFs薄膜的传感器在检测汗液中的抗坏血酸(维生素C)时表现出极高的灵敏度和优异的选择性,检测限低至49.64 nM,以及不会被汗液中其他与健康相关的生物标志物所干扰。此外,该传感器在复杂的环境条件下(如不同pH值)仍能保持稳定的性能,展示了其在实时健康监测中的巨大潜力。同时,该传感器的长期稳定性也得到了验证,连续13天以上的检测结果显示其具有出色的耐久性。

图2.基于PFC-1薄膜的可穿戴式汗液传感器的电化学性能
图3研究了基于PFC-1薄膜的可穿戴式汗液传感器的机械稳定性与再生能力。研究结果显示,该传感器在50%的拉伸应变下仍能保持稳定的电化学传感性能,即使在极端机械应力下,如经过多次弯曲和拉伸后,其电流响应几乎没有变化,证明了其在动态机械条件下的可靠性和耐久性。此外,HOFs薄膜具有出色的再生能力,通过简的单的溶剂冲洗过程,受损的薄膜可以重新生成,并用于制造新的传感器,再生后的薄膜在电化学传感测试中表现出与初始薄膜相似的性能,展示了其优异的可回收性和可持续性,大大提高了材料的可持续性和成本效益。

图3.基于PFC-1薄膜的可穿戴式汗液传感器基的机械耐久性表征
图4展示了基于HOFs的可穿戴汗液和血清维生素C分析传感器的生物安全性测试和演示。该图展示了HOFs传感器与人脐静脉内皮细胞(HUVECs)共培养48小时后的细胞存活率。结果显示,超过98.54%的细胞在24小时后仍保持存活,48小时后存活率为91.81%,证明了PFC-1薄膜的优异生物相容性,适合长期与生物组织接触的应用。此外,还展示了HOFs传感器在志愿者手臂上的实际应用。传感器能够牢固地附着在皮肤上,即使在剧烈运动后仍保持功能。传感器检测到的AA浓度与高效液相色谱(HPLC)的结果一致,验证了其在实时汗液分析中的准确性和可靠性。此外,还发现了该传感器在监测血清中维生素C水平方面的有效性,突显了其在健康和营养监测中更广泛应用的潜力。这些功能对于个性化医疗保健、饮食管理和预防营养相关缺陷和疾病特别有价值。

图4. 基于HOFs的可穿戴汗液和血清维生素C分析传感器的生物安全性测试和演示