氫鍵有機框架（HOFs）作為一種新興的材料，因其固有的孔隙結構、優異的生物相容性和可調節的催化能力，被認為是構建高靈敏度生物傳感器的理想平臺。然而，傳統的HOFs顆粒通常較為脆弱，難以與柔軟的皮膚表面兼容，導致其在可穿戴設備中的應用受到限制。在這里，上海大學楊雪等人開提出了一種創新的解決方案：將HOFs薄膜與波浪結構的柔性生物電極相結合。這種設計不僅保留了HOFs的高靈敏度和催化性能，還通過波浪結構增強了材料的柔韌性和機械穩定性，使其能夠適應人體皮膚的彎曲和拉伸。該可穿戴生物傳感器具有超靈敏的檢測能，可準確測量汗液中的營養成分，同時符合彎曲的皮膚表面。更引人注目的是 HOFs薄膜可以通過簡單的溶劑沖洗過程再生，使其能重復使用，并且比傳統的傳感材料具有顯著的優勢。這項工作有可能激發電子設備的發展，利用HOFs的結構適應性和多樣性，可實現個性化醫療保健應用和實時的健康監測。該研究以題為“Hydrogen-Bonded Organic Framework Films Integrated with Wavy Structured Design for Wearable Bioelectronics”的論文發表在《Small》上。

圖1展示了基于PFC-1薄膜的可穿戴式汗液傳感器制備和表征。研究團隊采用界面輔助法在水表面合成了PFC-1薄膜，并將其轉移到預拉伸的金/聚二甲基硅氧烷（Au/PDMS）波浪電極上。通過這種預拉伸沉積方法，電極在釋放拉伸后形成了波浪結構，從而實現了HOFs薄膜與柔性電極的高效集成，突出了它們在電化學生物傳感應用中的潛力。同時，PXRD譜圖與模擬XRD譜圖一致進一步證實了結晶化HOFs薄膜的成功制備。 圖1.基于PFC-1薄膜的可穿戴式汗液傳感器制備和表征 圖2探討了基于PFC-1薄膜的可穿戴式汗液傳感器基的電化學性能。實驗結果表明，這種基于HOFs薄膜的傳感器在檢測汗液中的抗壞血酸（維生素C）時表現出極高的靈敏度和優異的選擇性，檢測限低至49.64 nM，以及不會被汗液中其他與健康相關的生物標志物所干擾。此外，該傳感器在復雜的環境條件下（如不同pH值）仍能保持穩定的性能，展示了其在實時健康監測中的巨大潛力。同時，該傳感器的長期穩定性也得到了驗證，連續13天以上的檢測結果顯示其具有出色的耐久性。 圖2.基于PFC-1薄膜的可穿戴式汗液傳感器的電化學性能 圖3研究了基于PFC-1薄膜的可穿戴式汗液傳感器的機械穩定性與再生能力。研究結果顯示，該傳感器在50%的拉伸應變下仍能保持穩定的電化學傳感性能，即使在極端機械應力下，如經過多次彎曲和拉伸后，其電流響應幾乎沒有變化，證明了其在動態機械條件下的可靠性和耐久性。此外，HOFs薄膜具有出色的再生能力，通過簡的單的溶劑沖洗過程，受損的薄膜可以重新生成，并用于制造新的傳感器，再生后的薄膜在電化學傳感測試中表現出與初始薄膜相似的性能，展示了其優異的可回收性和可持續性，大大提高了材料的可持續性和成本效益。 圖3.基于PFC-1薄膜的可穿戴式汗液傳感器基的機械耐久性表征 圖4展示了基于HOFs的可穿戴汗液和血清維生素C分析傳感器的生物安全性測試和演示。該圖展示了HOFs傳感器與人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）共培養48小時后的細胞存活率。結果顯示，超過98.54%的細胞在24小時后仍保持存活，48小時后存活率為91.81%，證明了PFC-1薄膜的優異生物相容性，適合長期與生物組織接觸的應用。此外，還展示了HOFs傳感器在志愿者手臂上的實際應用。傳感器能夠牢固地附著在皮膚上，即使在劇烈運動后仍保持功能。傳感器檢測到的AA濃度與高效液相色譜（HPLC）的結果一致，驗證了其在實時汗液分析中的準確性和可靠性。此外，還發現了該傳感器在監測血清中維生素C水平方面的有效性，突顯了其在健康和營養監測中更廣泛應用的潛力。這些功能對于個性化醫療保健、飲食管理和預防營養相關缺陷和疾病特別有價值。 圖4. 基于HOFs的可穿戴汗液和血清維生素C分析傳感器的生物安全性測試和演示 結論 這項研究展示了HOFs薄膜在可穿戴生物電子設備中的巨大潛力，將HOFs薄膜與波浪形生物電極集成，成功開發了一種可穿戴的汗液傳感器，實現了對人體汗液中營養生物標志物的實時、無創監測。通過創新的波浪結構設計，研究團隊成功解決了傳統HOFs材料與人體皮膚機械性能不匹配的問題，實現了高靈敏度、高柔韌性和高穩定性的完美結合。這項工作為將HOFs作為有源層集成到可穿戴電子設備中開辟了新的途徑，為健康監測和個性化健康管理的先進應用鋪平了道路。未來，隨著HOFs材料的進一步優化和應用拓展，可穿戴生物傳感器將在個性化健康管理、慢性病監測和運動健身等領域發揮越來越重要的作用。 原文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202409587 審核編輯 黃宇