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柔性传感凝胶SensorGel深度:涂抹在皮肤上即可监测血糖、心率和血氧

韩国材料科学团队开发出SensorGel柔性传感凝胶,涂抹在皮肤表面后形成一层透明薄膜,通过光电容积脉搏波和生物阻抗分析同时监测血糖、心率、血氧和皮肤水合度,数据通过蓝牙实时传输至手机应用。

柔性传感凝胶SensorGel深度:涂抹在皮肤上即可监测血糖、心率和血氧

韩国高等科学技术院KAIST材料科学系朴俊赫教授团队在《自然材料》上发表论文,介绍了一种名为SensorGel的柔性传感凝胶。该凝胶涂抹在皮肤表面后,会在30秒内形成一层厚度仅0.2毫米的透明弹性薄膜,集成多种生物传感功能。

SensorGel的核心创新在于其导电水凝胶基质中嵌入的多层传感阵列。最外层是透明导电聚合物PEDOT:PSS电极,负责采集皮肤表面的生物电信号;中间层是含有金纳米颗粒的光学传感层,利用光电容积脉搏波(PPG)原理测量心率和血氧;最底层是含有特异性葡萄糖氧化酶的化学传感层,通过汗液中的葡萄糖浓度间接推算血糖水平。

"传统的可穿戴传感器需要刚性基板和复杂的封装工艺,"朴俊赫教授表示。"SensorGel的优势在于它完全贴合皮肤,不受运动伪影的影响,而且用户可以在洗澡时也不用摘除。"

实验室测试数据显示,SensorGel的血糖监测精度与雅培FreeStyle Libre连续血糖监测系统的相关性达到r=0.94,心率测量误差在±2bpm以内,血氧测量误差在±1.5%以内。单次涂抹的持续工作时间约为72小时,之后凝胶会自然降解脱落。

朴俊赫团队已与韩国三星SDI达成合作,计划在2029年将SensorGel技术商业化。初步定价目标是每片传感凝胶约5美元,远低于现有连续血糖监测贴片的价格。

该技术的局限性在于,汗液中的葡萄糖浓度与血液中的浓度存在约15至30分钟的延迟,且受出汗量和皮肤状态影响较大。团队正在开发自适应校准算法,以提高在不同环境条件下的测量准确性。