宁波大学团队研发高性能可穿戴检测传感器,紧贴皮肤精准捕捉多巴胺!

2026年3月20日,国际知名学术期刊《ACS Sensors》在线发表了来自宁波大学团队最新研究成果:Skin-Conformal Sandwich-Structured SERS Superlattice Platform for Non-Invasive Depression Detection 。该研究提出了一种全集成的柔性可穿戴汗液感测平台,通过创新的“三明治”纳米结构,实现了对抑郁症关键生物标志物——多巴胺(Dopamine)的超灵敏无创监测 。

抑郁症是全球性的健康难题,目前的临床诊断仍高度依赖医生与患者的谈话及主观量表评分,缺乏客观的生化指标支持 。科学研究发现,人体内的多巴胺、血清素等神经递质水平波动与抑郁症密切相关 。

然而,想要通过汗液来监测这些指标极具挑战:汗液中多巴胺浓度极低,且传统的硬质传感器难以紧密贴合皮肤,运动时的摩擦和汗液流失都会干扰信号稳定性 。

为了攻克灵敏度难题,研究团队设计了一种精妙的异质三明治结构SERS(表面增强拉曼散射)传感模块

  1. 底层:有序金纳米颗粒(Au NP)超晶格。通过界面组装技术,研究者将金纳米颗粒排列成高度有序的“阵列”,这为拉曼信号提供了大量且均匀的Hotspots,解决了传统传感基底信号不稳定的顽疾 。
  2. 顶层:双壳层中空金银纳米笼(Au@Au-Ag Nanocages)。这种纳米笼不仅具有优异的等离激元特性,还修饰了特定的DNA探针和拉曼信号分子 。
  3. 连接层:DNA“纳米锁”。底层和顶层通过DNA杂化技术像“拉链”一样锁在一起,形成了定义明确的纳米间隙 。

当两层结构“合体”时,电磁场增强效应被放大,而一旦遇到汗液中的多巴胺,它会与DNA竞争结合,导致顶层的纳米笼脱落,拉曼信号随之减弱。通过监测信号的变化,就能精准反推出多巴胺的浓度 。

除了强大的传感核心,该设备还穿上了一件PEG自粘附水凝胶 。这种水凝胶柔软、透明且具有极佳的拉伸性,能完美贴合皮肤纹理,即使在剧烈运动下也不会脱落或产生信号漂移 。水凝胶内部集成了微流控通道,能自主收集微量汗液并输送到感测区域,同时具备变色指示功能,让用户直观看到汗液的采集进度 。

实验数据证明,该平台对多巴胺的检测限低至fM(飞摩尔级别),且具有极高的特异性,能够从汗液中复杂的离子和其他神经递质中精准锁定多巴胺。此外,该传感器在28天的长时间开放环境中仍能保持性能稳定,展示了强大的实用潜力。

这项研究不仅为抑郁症的客观、实时、无创监测提供了全新的工具,也为下一代柔性可穿戴生化传感器的设计提供了重要思路。

未来,我们或许只需在手腕上贴上一枚轻薄的贴片,就能在日常生活中完成健康的“天气预报”。

https://doi.org/10.1021/acssensors.5c04789


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