（文章來源：鈦媒體APP）

汗液和間質(zhì)液也可以通過無創(chuàng)離子電滲獲得。這種技術(shù)可以在兩個皮膚穿戴電極之間施加一個溫和的電流來誘導(dǎo)汗液或間質(zhì)液中的離子遷移，完全不會損傷皮膚或解除血液，并且可以在人體休息的時候進行。Cygnus曾經(jīng)首次展示了基于反相離子電滲作用傳感器的腕戴式可穿戴設(shè)備，叫做GlucoWatch Biographer。這款設(shè)備通過了FDA認證，可在1小時內(nèi)對間質(zhì)液中的葡萄糖進行6次無創(chuàng)監(jiān)測，持續(xù)工作超過12小時。

因為間質(zhì)液成分直接從毛細血管內(nèi)皮擴散，間質(zhì)液中的葡萄糖水平與血糖密切相關(guān)。利用裝在皮膚上的葡萄糖生物傳感器可以很容易地測定從ISF中提取的葡萄糖。不過，這款設(shè)備的預(yù)熱時間長達2-3小時；校正設(shè)備時仍然需要使用侵入式血糖儀；以及更為重要的是，有報道稱反相離子電滲會刺激皮膚，這款產(chǎn)品在二十一世紀(jì)早期退出了市場。

之后，加州大學(xué)圣地亞哥分校納米工程系研究團隊開發(fā)了一個離子電滲平臺，即最開始所說的柔性臨時紋身傳感器。其上用于反相離子電滲的電極，以及葡萄糖生物傳感電極均采用絲網(wǎng)打印制成。這一概念平臺解決了GlucoWatch Biographer的幾個問題。首先，通過降低所施加的離子電滲電流和葡萄糖檢測電位，減少了反相離子電滲對皮膚的刺激。其次，一次性絲網(wǎng)印刷紋身的方式降低了設(shè)備價格。最后，它很容易固定在皮膚表面，且不會妨礙佩戴者的活動。

這一設(shè)備成功獲得了驗證，表明基于離子電滲的可拋棄式葡萄糖傳感平臺被應(yīng)用到可穿戴設(shè)備上的潛力。不過，該設(shè)備缺乏電子集成，并且需要進行長期連續(xù)監(jiān)測應(yīng)用的驗證。清華大學(xué)與空軍總醫(yī)院合作，為可穿戴設(shè)備設(shè)計了一個新的傳感器，使其具備帶正電荷的玻黏胺糖酸的傳遞功能；從而加速葡萄糖向皮膚表面的傳遞，提升了間質(zhì)液中葡萄糖采樣效率。

這些基于離子電滲的葡萄糖傳感器充分利用了間質(zhì)液葡萄糖和血糖的密切關(guān)聯(lián)，以及離子電滲在人體靜止時從間質(zhì)液中取樣的能力。然而，通過離子電滲提取葡萄糖的效率難以控制，可能導(dǎo)致取樣間質(zhì)液的容量不一致，導(dǎo)致其中葡萄糖濃度發(fā)生變化。

最近，英國巴斯大學(xué)物理學(xué)研究團隊開發(fā)了一款基于石墨烯像素的血糖監(jiān)測貼，可以提高離子電滲對標(biāo)志物提取的一致性。該平臺應(yīng)用了一系列石墨烯“像素”，大小與從單個毛囊中采集間質(zhì)液所需的容積大小相同，使得提取可以更好地重現(xiàn)。

多個石墨烯像素組成的陣列可以在單個平臺上實現(xiàn)具有冗余度的測量，以獲得更高的精度。這對于表皮可穿戴式生物傳感器的商業(yè)化至關(guān)重要。巴斯大學(xué)的這一設(shè)備在體外成功進行了6小時以上的無創(chuàng)血糖監(jiān)測。目前，它還需要提升工作時間來滿足需求。離子電滲最近也可被應(yīng)用于刺激局部汗液分泌。方法是將汗液刺激劑（毛果蕓香堿和卡巴膽堿）加載到離子電滲電極上。這種方法可以按需產(chǎn)生汗液，并且可以在休息時獲取。

汗液刺激劑有著悠久的使用歷史。早在1959年，吉布森和庫克開發(fā)離子電滲時就使用了毛果蕓香堿。它可以通過電荷排斥作用利用陽極滲透皮膚，促進局部汗液產(chǎn)生。商業(yè)化的氯離子監(jiān)測產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)，即Wescor的Macroduct——這款主要用于囊胞性纖維癥診斷的設(shè)備正在申請FDA認證。

加州大學(xué)圣地亞哥分校納米工程系研究團隊也嘗試將離子電滲汗液產(chǎn)生系統(tǒng)，以及基于電流分析的生物傳感技術(shù)合并到團隊研發(fā)的可穿戴臨時紋身上。它的可行性及性能經(jīng)過了驗證，可在10分鐘內(nèi)測量汗液中的酒精含量，對于揭示血液酒精含量是一個有用的指標(biāo)，且沒有時間延遲，也沒有透皮裝置和檢測酒駕所用的呼氣測試儀的常見誤差。

加州幾所大學(xué)的跨校合作團隊也開發(fā)了一種貼片式離子電滲汗液傳感器，可用于囊胞性纖維癥診斷中對鈉和氯離子的測量，也可以用于對健康人群葡萄糖濃度的測量。尤為特別的是，該平臺具有可定制的不同的汗液產(chǎn)生配置。然而，目前該平臺汗液產(chǎn)生的持續(xù)時間只有60分鐘的時間，隨著時間的推移出汗率會發(fā)生變化。這可能會妨礙連續(xù)監(jiān)視應(yīng)用。

表皮可穿戴生物傳感器的還可以在藥物檢測中發(fā)揮作用，以實現(xiàn)無創(chuàng)藥動學(xué)研究。加州大學(xué)伯克利分校研究團隊開發(fā)了一種可穿戴設(shè)備，基于毛果蕓香堿刺激的離子電滲汗液或者運動產(chǎn)生的汗液來檢測咖啡因。這個概念驗證表明了生物傳感器在藥動學(xué)的潛力，從而展現(xiàn)出未來在醫(yī)藥技術(shù)上應(yīng)用的巨大潛力。

不過，它并未集成汗液產(chǎn)生裝置。同時，為了在安靜狀態(tài)下進行廣泛的藥動學(xué)研究，還需將定制的離子電滲設(shè)備與傳感平臺集成。此外，還需要對血-汗藥物濃度的相關(guān)性有更深入的了解。

大部分表皮傳感器只能對單一生物體液進行分析。加州大學(xué)的研究團隊最近展示了同時對兩種不同的生物體液進行采樣和分析單一的穿戴式平臺。利用離子電滲，這一可佩戴紋身可對基于離子電滲給藥刺激的汗液，以及基于反相離子電滲的間質(zhì)液取樣，并同時分析各自包含的生物標(biāo)志物。

總的來說，基于無創(chuàng)取樣汗液和間質(zhì)液監(jiān)測的表皮可穿戴式平臺在設(shè)備集成、傳感精度、汗液/ISF生成和替代、信號傳導(dǎo)、數(shù)據(jù)傳輸和多路復(fù)用傳感等方面取得了顯著進展；同時，相關(guān)的柔性材料和自恢復(fù)材料也有進展。然而，這一技術(shù)還需要延長使用時間，增強傳感器響應(yīng)與同期分析血液濃度的相關(guān)性，對生物體液有效可控的取樣，以及加強汗液取樣和傳輸，以提高檢測的可靠性和關(guān)聯(lián)來動態(tài)監(jiān)控濃度的變化。

多路復(fù)用傳感平臺可以通過校正復(fù)雜因素的變化來進一步增強了監(jiān)測汗液分析物的可靠性。由于滿足了通過體育鍛煉產(chǎn)生汗液的要求，目前已問世的系統(tǒng)特別適合體質(zhì)監(jiān)測。不過，為了滿足如糖尿病或酒精監(jiān)測的需求，需要可替代的無創(chuàng)取樣路徑，還需要擴大目標(biāo)生物標(biāo)志物的范圍。
（責(zé)任編輯：fqj）