（文章來源：鈦媒體APP）

汗液和間質液也可以通過無創離子電滲獲得。這種技術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汗液或間質液中的離子遷移，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備，叫做GlucoWatch Biographer。這款設備通過了FDA認證，可在1小時內對間質液中的葡萄糖進行6次無創監測，持續工作超過12小時。

因為間質液成分直接從毛細血管內皮擴散，間質液中的葡萄糖水平與血糖密切相關。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，這款設備的預熱時間長達2-3小時；校正設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，這款產品在二十一世紀早期退出了市場。

之后，加州大學圣地亞哥分校納米工程系研究團隊開發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，一次性絲網印刷紋身的方式降低了設備價格。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用到可穿戴設備上的潛力。不過，該設備缺乏電子集成，并且需要進行長期連續監測應用的驗證。清華大學與空軍總醫院合作，為可穿戴設備設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液葡萄糖和血糖的密切關聯，以及離子電滲在人體靜止時從間質液中取樣的能力。然而，通過離子電滲提取葡萄糖的效率難以控制，可能導致取樣間質液的容量不一致，導致其中葡萄糖濃度發生變化。

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

多個石墨烯像素組成的陣列可以在單個平臺上實現具有冗余度的測量，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化至關重要。巴斯大學的這一設備在體外成功進行了6小時以上的無創血糖監測。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，促進局部汗液產生。商業化的氯離子監測產品已經出現，即Wescor的Macroduct——這款主要用于囊胞性纖維癥診斷的設備正在申請FDA認證。

加州大學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生系統，以及基于電流分析的生物傳感技術合并到團隊研發的可穿戴臨時紋身上。它的可行性及性能經過了驗證，可在10分鐘內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，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。

加州幾所大學的跨校合作團隊也開發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生配置。然而，目前該平臺汗液產生的持續時間只有60分鐘的時間，隨著時間的推移出汗率會發生變化。這可能會妨礙連續監視應用。

表皮可穿戴生物傳感器的還可以在藥物檢測中發揮作用，以實現無創藥動學研究。加州大學伯克利分校研究團隊開發了一種可穿戴設備，基于毛果蕓香堿刺激的離子電滲汗液或者運動產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的潛力，從而展現出未來在醫藥技術上應用的巨大潛力。

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

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液取樣，并同時分析各自包含的生物標志物。

總的來說，基于無創取樣汗液和間質液監測的表皮可穿戴式平臺在設備集成、傳感精度、汗液/ISF生成和替代、信號傳導、數據傳輸和多路復用傳感等方面取得了顯著進展；同時，相關的柔性材料和自恢復材料也有進展。然而，這一技術還需要延長使用時間，增強傳感器響應與同期分析血液濃度的相關性，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聯來動態監控濃度的變化。

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