該研究開發了一種基于目標誘導鏈置換適體的無線可穿戴納米生物傳感器，用于無創監測汗液中的雌二醇。該傳感器采用金納米顆粒-MXene復合電極增強信號轉導，實現了0.14 pM的超高檢測靈敏度。集成系統通過離子電滲自主誘導汗液、微流控精確采樣及多參數實時校準，首次在人體驗證了汗液與血清雌二醇濃度的高度相關性，并成功追蹤到月經周期中的激素動態波動，為個性化生殖健康管理提供了突破性技術。

研究思路

1、目標鎖定與核心挑戰——實現無創、靈敏的雌二醇監測：現有雌二醇檢測方法依賴有創采血和大型設備，無法滿足居家、動態監測的需求。研究核心挑戰在于：如何在汗液這一pM級濃度的復雜基質中，實現對雌二醇的超高靈敏度、高選擇性原位分析。

2、解決方案設計——構建“信號開啟”型適體納米生物傳感器：設計一種基于目標誘導鏈置換機制的適體傳感器：將識別界面（固定雌二醇適體與MB-ssDNA雜交體）與檢測電極（固定互補捕獲DNA）對置。雌二醇存在時，競爭結合適配體并釋放MB-ssDNA，后者被捕獲至電極產生電信號。該“信號開啟”型設計具有背景低、無需試劑的優勢。

3、性能優化——界面工程與傳質強化以實現超高靈敏度：采用噴墨打印的AuNPs-MXene復合材料構建工作電極，利用AuNPs的大比表面積增加DNA固定量，利用MXene的超高導電性構建“電子高速公路”，將檢測靈敏度提升至0.14 pM。進一步，通過施加外部電場，利用電泳效應加速帶負電的MB-ssDNA的定向傳輸，將孵育時間從60分鐘縮短至10分鐘。

4、系統集成——構建全自動、抗干擾的可穿戴平臺：開發集成了離子電滲模塊（按需誘導汗液）、微流控系統（通過毛細管爆裂閥實現6.66 μL精確采樣與靜止檢測）和多參數傳感陣列（實時監測溫度、pH、離子強度以校準信號）的柔性可穿戴貼片，并與無線電路集成，實現從樣本采集到結果輸出的全自動化。

5、效果與機理驗證——證實汗液雌二醇的生理相關性及臨床價值：在人體實驗中，該傳感器成功追蹤到女性受試者月經周期中汗液雌二醇的動態波動（卵泡期低、排卵前高、黃體期中等），趨勢與血清激素水平一致。相關性分析顯示，汗液與血清雌二醇濃度高度相關，首次確鑿證明了汗液可作為無創、可靠的雌二醇監測樣本。

圖1可穿戴傳感器系統設計原理

圖2傳感器設計與性能表征

圖3微流控系統集成與性能

圖4人體實驗驗證

文獻總結

本研究成功開發了一種基于目標誘導鏈置換機制的可穿戴適體傳感器系統，實現了對汗液中雌二醇的超高靈敏度檢測。該系統通過AuNPs-MXene復合電極增強信號轉導，檢測限達0.14 pM；利用微流控技術實現自動汗液采樣，并通過多參數傳感器進行實時校準；首次在人體實驗中證實了汗液與血清雌二醇濃度的高度相關性，成功追蹤到月經周期中的激素動態波動。該研究為女性生殖健康的個性化、無創監測提供了突破性的技術平臺，展現了可穿戴生物傳感器在精準醫療領域的巨大應用潛力。

來源：神農嘗道