巴西圣保罗大学（University of São Paulo，USP，位于巴西圣卡洛斯市）的研究人员与圣保罗州立大学（São Paulo State University，UNESP，位于巴西阿拉拉夸拉市）、阿拉拉夸拉大学（University of Araraquara）、坎皮纳斯州立大学（University of Campinas，UNICAMP）及巴西国家奈米技术实验室（Brazilian National Nanotechnology Laboratory，LNNano）等研究同仁合作，共同开发制作出一种印制在微生物奈米纤维素（microbial nanocellulose，一种天然高分子 / 聚合物）上的可穿戴式感测器。这款皮肤附着式感测器是打印在塑胶表面上之传统感测器的改进替代品。它可使用在非侵入性检测和监测汗液中存在的体液。
100% 天然高分子的奈米纤维素感测器，拥有与人类皮肤间的良好服贴性
这项研究由 Osvaldo Novais de Oliveira Junior 带领，并由巴西圣保罗研究支援基金会（FAPESP）透过《由生物聚合物制成并用于长期监测的印刷及可植入式生物感测器》（Printed and implantable biosensors made from biopolymers for long-term monitoring）、《用于生物标记检测的奈米结构柔性元件的设计和制造》（Design and fabrication of nanostructured flexible devices for biomarker detection）和《开发基于可同时检测细菌威胁之电子舌的分析工具》（Development of analytical tools based on electronic tongues for simultaneous detection of bacterial threats）等专案，以及多用户设备（Multi-user Equipment）补助金提供支援。
这篇以《附着在人体皮肤上的微生物奈米纤维素用于电化学感测器以检测汗液中的金属离子和生物标记》（Microbial nanocellulose adherent to human skin used in electrochemical sensors to detect metal ions and biomarkers in sweat）为题的文章已发表在《Talanta》期刊上。
“微生物奈米纤维素是一种 100% 的天然高分子 / 聚合物。它是由糖中的细菌产生的。与塑胶相比，它的主要优点是它提供了与人体皮肤之间更好的介接性与服贴性。在其他应用中，它已在伤口涂剂的实际医用市场上使用多年，用于伤口敷料以及其他应用，但它从未做为电化学感测器基板（sensor substrate）而进行过研究，”该论文共同第一作者 Robson Rosa da Silva 表示。
置于塑胶基板上之可穿戴式感测器常会出现的问题是，汗水会在皮肤和感测器之间形成屏障，不但会阻碍检测，并且会造成过敏。Silva 表示：“奈米纤维素是完全透气的，这使得汗水可以到达电极的活性层。”
如同卫生纸一般薄，透过半自动网版印刷机印制而成
这个感测器是一个长 1.5 毫米、宽 0.5 毫米的小巧矩形贴片，就和一张卫生纸一样薄。它可以检测多种生物标记，例如钠、钾、尿酸、乳酸和葡萄糖等。“这些元素或物质会在血液中循环，也可在汗液中被检测到。因此，糖尿病监测会是这款奈米纤维素感测器的可行应用之一。另一种应用就是透过检测雌二醇（Hormone Estradiol）来控制女性荷尔蒙，”Silva 表示。
该元件还可用于检测存在于生物体中的大气污染物。他进一步表示：“做为概念证明，我们将这个感测器暴露于低含量的有毒金属（例如铅和镉）中，结果呈现阳性。”
这个感测元件是使用半自动网版印刷机（Screen Printer）和具有高浓度碳颗粒的涂剂印刷在微生物奈米纤维素基板上。由于碳具备良好的导电性，所以成为首选。 “化学氧化还原反应能产生出可测量目标代谢物浓度的电讯号，”该论文另一位共同第一作者 Paulo Augusto Raymundo Pereira 解释：“这个感测器会与恒电位仪（Potentiostat）相连，恒电位仪会凭借电流的变化进行电化学测量。量测到的数据会传输到电脑上并转换成标准曲线。”根据 Pereira 的说法，设计感测器与数据测量/读取元件之间的无线通讯并不困难。
目前研究人员正在研究使用感测器来施用药物，并致力于研究使其商业化的可行方法。《在可生物分解基板（奈米纤维素及洋葱薄膜）上制作用于医疗、食品及农产加工应用的网版印刷电极》（Fabrication of screen printed electrodes on biodegradable substrates (nanocellulose and onion films Allium cepa L.) for medical, food and agroindustrial applications）专案的第一阶段是由 Biosmart Nanotechnology 生技公司主导，并获得 FAPESP“小型企业创新研究”（Innovative Research in Small Business，PIPE）计划的支持。
- Wearable sensors printed on natural materials analyze substances present in sweat
（首图来源：FAPESP）
