鑒于此，西安交通大學(xué)徐峰教授團隊在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上，以為題發(fā)表綜述?？偨Y(jié)了一系列可以在溫度、pH、光和電場等因素刺激下變色的材料，以及將其集成在可穿戴表皮傳感器上，作為健康監(jiān)測的應(yīng)用。生理信號通常分為三個部分，即物理信號、電生理信號和化學(xué)信號，三種信號與健康狀況高度相關(guān)，也可以集成到一個單一平臺中進(jìn)行多生理信號監(jiān)測。此外，還對這些變色可穿戴監(jiān)測設(shè)備的制備、最新進(jìn)展及應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)和討論；最后，提出了新一代可穿戴設(shè)備面臨的挑戰(zhàn)和機遇。

設(shè)計策略

將多個傳感元件與不同結(jié)構(gòu)（例如1D、2D、3D）相結(jié)合是可穿戴變色傳感領(lǐng)域需要高度關(guān)注的設(shè)計理念?；谶@些結(jié)構(gòu)設(shè)計，探索相關(guān)傳感部件和基底材料，通過簡便的制作步驟實現(xiàn)對皮膚生理信號的高靈敏度監(jiān)測，開發(fā)出新型可穿戴變色傳感器。未來的智能健康監(jiān)測平臺將升級為“一個系統(tǒng)=多個結(jié)果”，對多個生理信號同時監(jiān)測，全面了解身體健康狀況。

挑戰(zhàn)與展望

總體而言，可穿戴變色傳感器仍然面臨挑戰(zhàn)，例如生物相容性、粘附性、拉伸性和柔韌性、長期穩(wěn)定監(jiān)測和靈敏度。除此之外，未來的工作還需要關(guān)注集成、感知、隱私保護和無干擾視覺呈現(xiàn)等。在這篇綜述中，我們得出結(jié)論，可穿戴變色傳感器已經(jīng)有足夠的檢測靈敏度、生物相容性和多功能性，在健康監(jiān)測中的應(yīng)用方面已經(jīng)有了顯著成就。在過去的十年中，新型變色材料取得了長足進(jìn)展。盡管前景廣闊，但目前可穿戴變色傳感器尚未抓住巨大的市場機會，因為它們在靈敏度、特異性、可重復(fù)使用性和耐用性仍然有待提高。我們相信，通過變色方式可實現(xiàn)非侵入性和長期連續(xù)監(jiān)測的最終目標(biāo)，為新一代可穿戴傳感器開拓新天地。

該論文由西安交通大學(xué)、香港中文大學(xué)、牛津大學(xué)、中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學(xué)及西安醫(yī)學(xué)院的通力協(xié)作下完成。論文的第一作者為生命學(xué)院仿生工程與生物力學(xué)研究所韓斐助理教授，西安交通大學(xué)徐峰教授為通訊作者，論文第一單位為西安交通大學(xué)生命學(xué)院生物醫(yī)學(xué)信息工程教育部重點實驗室。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、西安交通大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費、陜西省自然科學(xué)基金以及中國博士后科學(xué)基金面上項目等的資助。

主要研究人員

韓斐，西安交通大學(xué)生命學(xué)院助理教授。2013年獲得蘭州大學(xué)高分子化學(xué)與物理專業(yè)碩士學(xué)位，2017年取得澳大利亞新南威爾士大學(xué)博士學(xué)位，導(dǎo)師為ACS Sensors主編Justin Gooding教授。2020年，入選中國博士后國際交流計劃引進(jìn)項目，并先后主持陜西省自然科學(xué)基金青年項目、國家自然科學(xué)基金青年項目及中國博士后科學(xué)基金面上資助。目前主要研究方向為響應(yīng)型高分子復(fù)合材料、變色材料、仿生基粘附水凝膠、可穿戴傳感器及防偽標(biāo)簽等。

徐峰，西安交通大學(xué)生命學(xué)院教授/博導(dǎo)。先后于2001年和2004年獲得西安交通大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)及工業(yè)工程專業(yè)雙學(xué)士學(xué)位和熱能工程專業(yè)碩士學(xué)位，2008年取得劍橋大學(xué)工程學(xué)博士學(xué)位。2008-2011年在哈佛醫(yī)學(xué)院/哈佛大學(xué)-麻省理工學(xué)院健康科學(xué)與技術(shù)研究中心（Harvard-MIT Health Scienceand Technology Institute）任博士后、研究員，2007年與盧天健教授創(chuàng)建并擔(dān)任西安交通大學(xué)仿生工程與生物力學(xué)研究中心（XJTU BEBC）主任。2011年8月全職回國，現(xiàn)任西安交通大學(xué)教授。先后入選國家自然科學(xué)基金委“優(yōu)秀青年基金”支持計劃、教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”支持計劃?？蒲蟹矫妫ㄟ^開發(fā)前沿生物材料和先進(jìn)微納生物制造技術(shù)并建立多尺度多場數(shù)理模型，提出并拓展了多尺度的生物熱-力-電耦合行為理論和實驗研究體系，并將成果應(yīng)用于藥物篩選、疾病診治和航天醫(yī)學(xué)等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，為公共衛(wèi)生領(lǐng)域制定干預(yù)措施供了多元化新思路。H-index為73，文章引用次數(shù)大于21000，在2020/2021年度，被評為全球前2%科學(xué)家；2021年，被評為Clarivate高被引研究人員。

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