汗液是机体正常活动代谢的产物，早在古代，人们就通过汗液的颜色及气味诊断身体的健康状况。《温病条辨·汗论》记载：“汗也者，合阳气阴精蒸化而出者也”。

汗液不仅是机体体表蒸发的液体，同时还汇聚脏腑功能的代谢信息，富含大量潜在的与健康和疾病相关的生物标志物，与血液和尿液检测相比，汗液具有长期稳定、非侵入式采集与实时监测等优势，通过皮肤表面汗液分析实现无创健康监测与疾病诊断，在医疗健康领域具有重大意义和广阔市场前景。

从汗液中检测健康密码

人的体内每天发生着丰富且复杂的生物和化学反应，相关代谢产物携带着丰富的信息，可通过血液、汗液等载体排出，其能更好反应人体内部相关病理成分的含量，从而能够提醒个人对潜在的疾病进行早期的关注或是给予医生临床医学的辅助诊断。

然而血液不便于收集，并且采血的过程易带给与患者疼痛和较大的心理压力。汗液容易收集且采集过程无痛感，对其成分检测可实现无创伤的病理分析，并在一定程度上反映人体的健康状况。

应该说，汗液是一种十分“有料”的生物液。它包含数百种化合物和一些生物标志物，其中某些标志物能够反映出人体中某种液体或营养物质的减少，例如水以及对保持机体平衡至关重要的氯化钠等。其中一些生物标志物已被用于诊断，例如通过一种汗液测试来测量体内的氯化钠水平，从而检测出囊性纤维化。

此外，氯化钠含量、出汗量和酒精含量已经被用于分析运动成绩和追踪酒精代谢情况。目前，研究人员还发现了其他生物标志物，例如皮质醇，用以分析压力水平和睡眠质量。此外，排汗率是诊断多汗症的一个早期指标。多汗症是一种常见的体温调节障碍，患者因神经系统功能失调而出汗过多。许多制药公司正在研发治疗多汗症的药物，这些药物需要借助汗液测试来诊断病情、分析疗效并最终治疗疾病。

但由于汗液的组成复杂，可用于分析和测试的物质含量极低，传统的传感器难以对多种成分进行方便和极微量的测试。因此，这种局限性要求基于新机制的传感器设计，可以选择性地识别低浓度的复杂分析物。

可穿戴柔性多孔汗液传感器

可穿戴电化学传感器件的发展使得动态健康实时监测成为可能，通过实时、快速检测汗液中成分的变化，准确反应人体代谢机能指标。然而，现有的汗液传感平台并不能准确探测低浓度生物标志物，无法多模态识别以及难以大规模制备，极大地限制了其在可穿戴健康检测领域的应用。因此，如何实现汗液可控采集、信号高效稳定监测、生理指标动态响应是研究人员亟待解决的问题。

近日，中国科学院近代物理研究所材料中心研究团队等开发了一种基于核径迹技术的可穿戴柔性多孔汗液传感器。科研人员利用兰州重离子研究装置（HIRFL）提供的重离子，辐照聚碳酸酯（PC）薄膜并在其内部形成平行排列的柱状损伤区域，再利用紫外灯敏化以及化学蚀刻的方式在薄膜上制造大量纳米尺寸孔道，最终得到具有直通孔道的纳米多孔 PC膜。随后，在膜表面原位一步合成星状金纳米颗粒（AuNSs），制备出性能稳定、成本低廉以及超薄透气的柔性可穿戴纳米多孔AuNSs/PC基底。

由于纳米孔的结构，该基底能够有效地快速收集分析物。通过借助SERS技术，在没有外加标记物的情况下，该基底表现出十分优异的 SERS 性能，能够在10−4到10−13mol/L的分析物浓度范围内显示出优异的痕量检测和定量分析能力，其 SERS 信号均匀性良好，信号偏差低至 5.71%。

此外，该基底在空气中放置 270 天后，其 SERS 信号依然良好，并且在2000 次弯曲折叠后仍具有较好的拉曼信号增强效果。此外，开发了相应的基底清洁方法，可以便该基底多次使用，极大地降低了使用成本。该基底还对低浓度的激素药物盐酸克仑特罗、抗生素氯霉素、四环素、防腐剂苯甲酸钠等物质具有优异的检测能力。

得益于核孔膜的纳米多孔结构，该基底在未经任何修饰的情况下可以作为汗液传感器用于监测人体汗液中的病理相关成分，并实现对多种汗液成分的有效检测（如尿酸、乳酸、尿素、葡萄糖等）。即使在难以收集汗液的情况下，依然能够对相应成分有较好的响应。该方法对于长期卧床或不能进行剧烈运动的人群开展无创检测，以及对患有慢性疾病的人群实现居家无创健康监测均具有非常重要的意义。

与其他柔性光学汗液传感器相比，该汗液传感器结合了灵活性、纳米多孔性和等离子体效应的特点，并具备长期稳定性和良好的机械性能，且可重复利用以降低使用成本。

这一新型可穿戴基底将为汗液传感技术开辟新途径，有望在未来个人健康实时监测中发挥重要作用。研究工作得到国家自然科学基金的支持。

文章来源： 中科院之声，近代物理研究所，BioArt