这是一篇由Yuting Qiao、Lijuan Qiao、Zhiming Chen、Bingxin Liu、Li Gao和Lei Zhang共同撰写的综述文章，发表于2022年7月12日的《Chemosensors》期刊。作者团队来自青海大学机械工程学院、青海大学医学院和美国阿拉斯加大学费尔班克斯分校的机械工程系。该论文全面回顾了用于持续汗液生物标志物监测的可穿戴传感器的最新进展。
文章开篇指出，近年来可穿戴传感器因其能够实现实时、无创监测的模式，在医疗保健和体育等领域得到了迅速发展。汗液作为一种富含生物标志物（biomarkers）的生物流体，包含了代谢物、电解质和各种激素，能够反映人体的疲劳、疾病、精神压力及脱水等多种生理状态。因此，将可穿戴技术与汗液分析相结合，为无创健康监测开辟了新的途径。本文的背景正是基于这一交叉领域的快速进步，旨在系统梳理和分析用于汗液中特定成分检测的可穿戴传感技术、设备形态以及未来的发展趋势。
论文首先从生理学角度对汗液研究进行了阐述，这是理解和设计传感器的生物学基础。作者论述了人体出汗行为，指出其受环境温度、湿度和心理状态等多重因素影响。汗液主要来自大小两种汗腺的分泌，其生理功能不仅包括通过蒸发散热来调节体温，还包括通过分泌微酸性液体来维持皮肤屏障，以及通过排泄代谢废物来调节酸碱平衡和辅助肾脏功能。这一部分为后续的技术讨论奠定了生理学前提。文章详细讨论了汗液标本的采集（specimen collection）方法，包括利用毛果芸香碱离子导入法（pilocarpine iontophoresis）、热刺激和运动法以及汗液贴片法等诱导出汗的技术，并强调了不同采集部位和储存条件对分析结果的影响。此外，论文还引入了汗液代谢组学（sweat metabolomics）的概念，指出通过高通量组学技术分析汗液中的蛋白质、肽和代谢物，可以发现与特定疾病相关的生物标志物。例如，汗液中的氯离子浓度已成为诊断囊性纤维化（cystic fibrosis, CF）的成熟生物标志物，而对Vogt-小柳-原田病（VKH）和特应性皮炎（atopic dermatitis, AD）等疾病的研究也揭示了汗液中蛋白和代谢物的差异。
在奠定了生理学基础后，文章的核心内容围绕汗液可穿戴传感器的成分分析（composition analysis of sweat wearable sensor）展开，重点详述了针对几种关键生物标志物的传感器研究进展。首先是葡萄糖（glucose）传感器。汗液葡萄糖可作为无创评估血糖水平的替代样本。研究者们开发了多种技术路线，例如基于金纤维的织物型电化学传感器、基于微流控芯片的比色传感器、结合葡萄糖氧化酶和导电纳米材料的酶传感器以及基于金属氧化物纳米结构的非酶传感器。这些传感器通过提高灵敏度、降低检测限和增强柔性来满足实时监测的需求，尤其是在糖尿病诊断和血糖管理中具有重大意义。
其次是乳酸（lactic acid）传感器。汗液中的乳酸是能量代谢的产物，其含量随运动强度增加而升高，可作为组织缺氧和压力缺血的敏感标志物。文章介绍了多种乳酸传感技术，包括基于分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymers, MIPs）的非酶电化学传感器、基于乳酸氧化酶的柔性生物传感器，以及利用过渡金属层状氢氧化物（NiCo LDH）作为电催化剂的非酶传感器。这些设备旨在实现对运动员体能表现、以及由压疮等因素引起的组织缺血情况进行实时、无创的评估。
接着是电解质（electrolytes）传感器。汗液中的钠离子（Na⁺）、钾离子（K⁺）和氯离子（Cl⁻）等电解质的浓度变化反映了水合状态、电解质紊乱及相关疾病（如囊性纤维化）的风险。论文详细讨论了多种传感器形式，如集成了离子选择性电极的粘附性射频识别（RFID）传感器贴片、利用导电聚合物制备的固态离子敏感电极，以及基于碳黑纳米材料的丝网印刷电化学传感器。这些传感器通过实时监测汗液中电解质浓度的动态变化，可在超耐力运动、军事训练等场景下为预防脱水、电解质失衡和肌肉痉挛提供关键数据。
然后是pH值传感器。汗液pH值通常呈微酸性，其异常波动与皮炎、真菌感染等皮肤问题及脱水状态密切相关。研究者开发了多种pH监测方案，包括基于棉织物和指示剂染料的比色传感器、利用电化学沉积氧化铱的无线柔性传感器、具有自修复能力的聚合物涂层线缆传感器以及基于石墨/聚氨酯复合材料或还原氧化石墨烯/聚苯胺（rGO/PANI）双层电极的电位型传感器。这些技术的进步不仅提升了灵敏度、柔性和生物相容性，还通过与无线通讯模块的集成实现了实时数据读取，为实现真正的持续健康监护提供了可能。
此外，文章还探讨了其他几种生物标志物的传感器。皮质醇（cortisol）作为压力激素，其传感器研究集中在基于抗体的亲和型生物传感平台，通过将二硫化钼（MoS₂）等纳米材料与柔性电极结合，实现了在生理范围内对汗液皮质醇的高灵敏、特异性检测。这为监测精神压力、睡眠和情绪等认知过程提供了量化工具。文章也简要提及了汗液中维生素C、咖啡因、乙醇和药物等成分的检测，指出可穿戴传感器在药物服用监测和酒精检测等领域的应用潜力，使得汗液分析的维度更加多元化。
在描述了多种分析物及其传感器后，文章还讨论了汗液可穿戴设备的不同形态与应用。为了适应人体不同部位的穿戴需求，研究者将传感器与眼镜、贴片（patches）、织物（fabrics）、临时纹身（tattoos）以及纸基设备等进行集成。这种多样化的设备形态极大地扩展了汗液监测的应用场景，使其不仅限于实验室环境，更能无缝融入人们的日常生活和专业运动中。例如，智能眼镜可以集成化学传感平台以检测入眼区域汗液中的代谢物和电解质；柔性织物传感器可直接编织进衣服或头带中，实现无感的长期监测；而贴片式和纹身式传感器则提供了与皮肤紧密贴合的界面，能更精准地采集和分析微量汗液。
最终，论文对汗液可穿戴设备的未来发展趋势进行了展望。作者明确指出，尽管该领域已取得显著进展，但要实现真正的商业化及对佩戴者健康状态进行全面、准确的信息反馈，仍需克服一系列关键技术挑战。这些挑战包括高效可靠的汗液收集与透气性设计、传感材料的生物相容性、集成化传感阵列的构建、在多变的生理环境下实现长期连续监测的稳定性、设备的自修复技术、低功耗设计、实时数据的无线安全传输，以及针对目标分析物的特异性识别能力。文章总结认为，一旦这些瓶颈问题得到解决，汗液可穿戴传感器将彻底变革传统的事后诊断和被动健康管理模式，为人类提供真正意义上、实时动态的健康水平关键信息，从而实现从医院到家庭、从治疗到预防的医疗范式转变。
这篇综述的价值在于它提供了一个系统化、结构化的全景图，将零散的单项研究成果整合到一个清晰的逻辑框架中。它不仅详述了各种传感器的工作原理、材料构造和性能指标，更重要的是通过对比分析（如文中的表2和表3详细列举了各类传感器的检测范围、灵敏度、是否连续监测等关键参数），为领域内的研究者提供了扎实的文献基础和明确的技术对比。同时，文章从生理机制到技术实现，再到末端应用的完整链条式论述，打通了基础科学与工程应用的壁垒，特别是最后对挑战的凝练，为后续的研究工作指明了方向，具有重要的学术参考价值和实践指导意义。