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  可穿戴的生物電子能夠隨形地、實時地檢測人體健康狀況，受到了科學家們的廣泛關注。特別是近年來，可穿戴汗液傳感器的興起，使得無創(chuàng)地追蹤各種生理指標成為現(xiàn)實。但是，在長期監(jiān)測過程中，傳感器下方積累的汗液會極大地影響設備濕熱舒適性。因此，如何改善用戶的穿戴體感，同時保證優(yōu)異的傳感性能成為當前急需解決的問題。

  基于上述背景，深圳大學醫(yī)學部許太林和張學記教授團隊通過優(yōu)化傳感器的表面浸潤性來實現(xiàn)這一目的。該團隊選取具有良好的生物相容性和優(yōu)異力學性能的天然蠶絲織物作為整個傳感器的核心材料，利用低表面能的十八烷基三氯硅烷（OTS）和蠶絲織物上絲素蛋白（Fibroin）產(chǎn)生的化學反應，制備了超疏水的蠶絲基底。隨后，只對疏水蠶絲織物的一側進行等離子體（Plasma）處理，形成類似荷葉的一面疏水一面親水結構，即Janus 蠶絲織物（Janus silk textile）。因其正反兩側極端的表面能差異，這種Janus silk具有單向輸水特性，可將水分從疏水側泵送至親水側，反之則不行。

圖 1 Janus silk textile的表征和單向輸水特性

  研究團隊巧妙地利用這種單向輸水性質為表皮營造了良好的濕熱舒適性：相較于傳統(tǒng)織物，Janus silk textile將汗液更充分地從皮膚側（疏水側）排至環(huán)境側（親水側），消除了汗液在皮膚上的滯粘，營造了干爽的穿戴體感。在人體出汗階段，汗液不斷地排出并蒸發(fā)，帶走熱量；人體停止出汗后，干燥的疏水一側具有較低的導熱系數(shù)，保存熱量以避免體表過冷和個體著涼。

圖 2 Janus silk textile用于皮膚濕熱管理

  作者進一步將市售的導電碳漿涂覆在經(jīng)六氟異丙醇（HFIP）處理的蠶絲紗線表面，制成汗液傳感電極并編織在Janus silk textile親水一側，得到Janus 蠶絲基的電子織物（Janus silk E-textile）。因其單向輸水的特性，Janus silk E-textile能將微量的電解質溶液（5 μL）更集中運送至親水側（電極側），顯著地降低了產(chǎn)生穩(wěn)定電信號所需的溶液體積閾值。人體實驗表明，這種Janus silk E-textile電極側的汗液累積速度更快，傳感器的響應時間也更短。

圖 3 Janus silk E-textile用于高效汗液檢測

  這一成果近期發(fā)表在Nano Letters 上（X. He, C. Fan, T. Xu,* X. Zhang*, Biospired Janus Silk E-Textiles with Wet-Thermal Comfort for Highly Efficient Biofluid Monitoring. Nano Lett. 2021, 10.1021/acs.nanolett.1c03426.）。論文的第一作者是北京科技大學和深圳大學聯(lián)合培養(yǎng)博士生何學成，通訊作者是深圳大學醫(yī)學部許太林副教授和張學記教授，深圳大學為第一通訊單位。

  論文鏈接: https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.1c03426

  下載：Biospired Janus Silk E-Textiles with Wet-Thermal Comfort for Highly Efficient Biofluid Monitoring