近日，机电学院潘昀路教授团队在可穿戴健康监测研究领域取得重要进展，开发出可以在真实人体汗液样本中检测炎症细胞因子的场效应管传感器。相关研究以《具备汗液自动收集能力的柔性可重复使用纳米传感器，用于炎症风暴标记物检测》（Flexible/Regenerative Nanosensor with Automatic Sweat Collection for Cytokine Storm Biomarker Detection）为题发表在《美国化学学会-纳米》（ACS nano）上，并被选为当期封面文章。这一研究为人体免疫反应的无创监测提供了技术支撑。
对于人体汗液中肿瘤坏死因子-α等低浓度细胞因子的实时监测有助于临床医生评估炎症的严重程度。传统的免疫荧光法和酶联免疫吸附法等因其操作复杂、耗时长而无法广泛应用。微型可穿戴传感器为细胞因子的测量提供了更直接、更有效的选择。然而，在实际检测中，由于汗液中存在杂质分子，低浓度肿瘤坏死因子-α的检测往往难以进行。
针对这一难题，潘昀路教授团队研制了具备汗液自动输送能力的纳米结构阵列，再采用全氟磺酸树脂/适配体修饰的二硫化钼场效应管作为敏感元件，构建了一种可重复使用传感器，具有图案化润湿性的纳米结构阵列可自动收集汗液，并阻止杂质污染检测区。该装置可直接检测未稀释汗液中的 肿瘤坏死因子-α蛋白，检测范围低至10-14摩尔级别。超薄、超柔性基底的使用确保了稳定的电气性能，即使在发生多次剧烈变形后也是如此。研究结果表明，该设备有可能通过汗液检测对患者的免疫状态进行实时评估和管理。
哈工大为论文唯一通讯单位，机电学院潘昀路教授、李斐然副教授、黄聪助理研究员和材料学院胡平安教授为论文共同通讯作者。黄聪助理研究员为排名第一的共同第一作者，机电学院博士研究生杨炜嵩、王昊、黄穗楚为论文共同第一作者。山东大学王子然研究员、北京航空航天大学郝壮副教授、哈工大电气学院高珊珊副教授参与相关研究工作。
该研究获国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金、中国博士后科学基金、重庆市自然科学基金资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c0445
相关研究被选为2024年第32期《美国化学学会-纳米》封面
具备汗液中痕量蛋白检测能力的传感器总体功能示意图
