1. Nature評述：可穿戴身體健康傳感器
可穿戴技術的普及程度大幅提升，預計到2022年，美國市場規模將達到數百億美元(見go.nature.com/33tcein)。然而，最常見的可穿戴設備的有效性受到其組件的物理規格的阻礙:盡管該設備通常嵌入一個靈活的軟殼，但其主要部件，如傳感器和電子設備，仍然是剛性的。
近日，Nature發表評述文章，討論了Polat等人在Science Advances雜志上報道的一種真正靈活、透明的可穿戴設備，這種設備基于石墨烯，上面覆蓋著一層稱為量子點的半導體納米顆粒。令人印象深刻的是，這些設備僅使用環境光作為信號來測量各種生命體征。
Polat, Emre O., etal."Flexible graphene photodetectors for wearable fitnessmonitoring."Science advances 5.9 (2019): eaaw7846.
DOI:10.1126/sciadv.aaw7846
https://advances.sciencemag.org/content/5/9/eaaw7846?intcmp=trendmd-adv
Akinwande D, KireevD.Wearable graphene sensors use ambient light to monitor health. 2019.
https://www_nature.xilesou.top/articles/d41586-019-03483-7
2. Nature Rev. Mater.: 可生物降解植入材料的臨床設計
可生物降解的材料，包括天然和合成聚合物以及可水解金屬，構成了臨時性可植入醫療設備的主要組成部分。除了材料的固有特性外，決定可植入和可降解設備成功臨床轉化的最關鍵因素是宿主反應，尤其是免疫反應，這在很大程度上取決于材料特性和降解機制。在本綜述中，美國塔夫茨大學David L. Kaplan教授和Chunmei Li等人首先綜述了生物降解醫療器械材料選擇的最新進展，重點是降解機理及其控制。
重點介紹了絲，由于其機械強度、生物活性成分螯合作用、可降解性而無問題性的代謝產物和生物相容性，絲成為一種重要的聚合物。然后，從動態組織-植入界面的角度討論了宿主對這些可生物降解材料的反應。接下來，作者等人將研究三種主要生物降解材料系統（天然和合成生物降解聚合物和生物降解金屬）的臨床轉化，以及在骨科固定裝置、心血管支架和生物降解電子裝置方面的相關挑戰。展望未來，作者提出了更新的材料設計策略，以改善這些可生物降解醫療設備的臨床效果。
Li, C., Guo, C., Fitzpatrick, V. et al.Design of biodegradable, implantable devices towards clinical translation. NatRev Mater (2019)
DOI: 10.1038/s41578-019-0150-z
https://doi.org/10.1038/s41578-019-0150-z
3. KAUST 最新Nature Materials: n型共軛聚合物生物燃料驅動的葡萄糖檢測
n型半導體聚合物是一類有前途的材料，其依賴電子轉移來產生信號。阿卜杜拉國王科技大學的Sahika Inal 團隊報道了一種n型共軛聚合物與氧化還原酶的集成，用于自主檢測葡萄糖和體液的發電。可逆，無介體的小型化葡萄糖傳感器是一種酶耦合有機電化學晶體管，檢測范圍為六個數量級。
這種n型聚合物還用作陽極，并與酶催化燃料電池中的聚合物陰極配對，以將葡萄糖和氧氣的化學能轉化為電能。全聚合物生物燃料電池顯示出隨溶液中葡萄糖含量成比例增長的性能以及超過30天的穩定性。此外，在生理相關的葡萄糖濃度下，并從諸如人類唾液之類的液體中，它產生足夠的能量來操作有機電化學晶體管，從而有助于依靠人體產生的代謝產物運行的自供電微米級傳感器和執行器的技術進步。
Biofuel powered glucose detection in bodilyfluids with an n-type conjugated polymer，Nature Materials (2019)
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0556-4
4. Nature Biotechnology：可穿戴的汗液成分傳感器
可穿戴式汗液傳感器有潛力提供有用的生物標志物的連續測量。然而，目前的傳感器不能準確地檢測出低濃度的分析物，缺乏多模態傳感或難以大規模制造。近日，美國加州理工學院高偉團隊和北京大學張海霞教授團隊合作，研發出一種激光雕刻的可穿戴傳感器，其可用于靈敏檢測汗液中的尿酸和的酪氨酸。研究人員報告了一個完整的激光雕刻傳感器同時進行汗液采樣，化學傳感和生命體征監測。
作者證明持續檢測溫度，呼吸頻率和低濃度的尿酸和酪氨酸，分析與疾病相關的疾病，如痛風和代謝紊亂。研究人員測試了該設備的性能，在身體訓練和未訓練的對象在鍛煉和富含蛋白質的飲食后。研究人員也通過富含嘌呤的飲食挑戰來評估它在患者和健康對照組痛風監測中的效用。痛風患者的血汗中尿酸水平高于健康人，血清中尿酸水平也呈類似趨勢。
Yiran Yang, Yu Song,Xiangjie Bo, et al. A laser-engraved wearable sensor for sensitive detectionof uric acid and tyrosine in sweat. Nature Biotechnology, 2019.
DOI: 10.1038/s41587-019-0321-x
https://www.nature.com/articles/s41587-019-0321-x
5. Nature Biomed. Eng.: 還在玩“鎖骨放雞蛋”？兩位美國科學院院士教你胸窩放柔性電子器件！
柔性電子學的最新進展為嵌入微機電式加速計的皮膚兼容性輕型化設備打下了基礎。近日，美國西北大學JohnA. Rogers院士、黃永剛院士、ZhaoqianXie，以及卡萊神經科學研究所CharlesR. Davies等團隊合作，設計了一種包含多種功能元件的裝置，這些功能元件由彈性體密封支撐、曲形導電線路相互連接而成。這種設計通過將傳感元件與支撐的電子學系統分離，使得測量靈敏度最大化。結果顯示，“表皮”MA傳感器對身體的移動、轉動過程高度響應：能捕捉從0 Hz到人耳可聽頻帶頻率的高質量信號，受環境噪音干擾很小。
Lee, K., Ni, X., Lee, J.Y.et al. Mechano-acousticsensing of physiological processes and body motions viaa soft wireless deviceplaced at the suprasternal notch. Nat Biomed Eng (2019)
DOI: 10.1038/s41551-019-0480-6
https://www.nature.com/articles/s41551-019-0480-6
6. Nat. Commun.：小型動物無線起搏器用于生物醫學研究
小型動物支持多種病理表型和基因型，它們是心血管疾病發病機理以及電療法，基因療法和光遺傳學策略探索的多功能，可負擔得起的模型。在這種情況下，起搏工具目前僅限于栓系，這限制動物行為和實驗設計。于此，美國喬治華盛頓大學Igor R. Efimov聯合西北大學Philipp Gutruf和John A. Rogers等人介紹了一種高度微型化的無線能量收集和數字通信電子產品，用于薄、微型起搏平臺，其重量僅為110 mg，可皮下植入，并能承受200,000多個多軸應變循環，而不會降低電學或光學性能。
數日的體外和體內多模和多點起搏的研究表明，該平臺具有長期的穩定性和優良的生物相容性。通過動物控制和通過慢性起搏誘發心力衰竭來對心動周期進行光遺傳學刺激，可作為與基礎和應用心血管研究及生物醫學技術相關的操作模式的例子。
Gutruf, P., Yin,R.T., Lee, K.B. et al. Wireless, battery-free, fully implantablemultimodal and multisite pacemakers for applications in small animalmodels. Nat Commun 10, 5742 (2019)
DOI: 10.1038/s41467-019-13637-w
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13637-w
7. Science Advances：柔性下頦傳感器貼片輔助口咽吞咽障礙康復
口咽吞咽障礙（吞咽困難）的成功康復需要頻繁進行頭部/頸部運動，而頭部/頸部運動主要依靠昂貴的生物反饋設備，通常僅在大型醫療中心才能使用。這直接影響治療的依從性和結果，并突出顯示了為吞咽困難的遠程修復開發便攜式且廉價的遠程監控系統的需求。于此，美國普渡大學Georgia Malandraki和Chi Hwan Lee等人開發了一種皮膚貼裝式傳感器貼片的并進行初步驗證，該貼片可以無創地適合于下頜區域的曲率，并在吞咽任務和動作期間提供對肌肉活動和喉頭運動的同時遠程監控。
該傳感器貼片采用了一種優化設計，能夠準確記錄吞咽過程中的頦下肌肉活動，具有易用性、易接近性、可重復使用性和成本效益等特點。對帕金森病和吞咽困難患者以及健康對照者的初步研究證明了該系統的可行性和有效性。
Kim MK, Kantarcigil C, Kim B, Baruah RK,Maity S, Park Y, et al. Flexible submental sensor patch with remote monitoringcontrols for management of oropharyngeal swallowing disorders. ScienceAdvances. 2019;5(12):eaay3210.
https://advances.sciencemag.org/content/5/12/eaay3210
8. Science Translational Medicine: 量子點微針貼片記錄疫苗接種大數據
精確的醫療記錄是許多低資源環境中的一個主要挑戰，在那里維持良好的集中數據庫是很難實現的，每年造成150萬人死于疫苗本來可預防的死亡。在此，麻省理工大學Robert Langer院士和Ana Jaklenec等人提出了一種利用生物相容性近紅外量子點（NIR-QDs）在真皮中的空間分布來編碼患者病史的方法。量子點是肉眼看不見的，但當暴露在近紅外光下時可以檢測到。通過控制化學計量和脫殼時間，對具有銅銦硒化物核和鋁摻雜硫化鋅殼的量子點進行調諧，使其在近紅外光譜中發光。被封裝在微粒中制劑在通過有色人皮膚進行模擬日光照射（相當于5年）后，顯示出最大的抗光漂白性。
同時，優化了微針的幾何結構，并使用豬皮膚和人造皮膚進行了體外驗證。然后將含有QD的微粒植入可溶解的微針中，并在有或沒有疫苗的情況下施用于大鼠。使用適合于檢測近紅外光的智能手機進行的體內縱向成像表明，微針傳輸的QD圖案保持明亮，并可在應用9個月后使用機器學習算法準確識別。此外，與滅活脊髓灰質炎病毒疫苗共遞送產生的中和抗體滴度高于閾值，被認為是保護性的。這些發現表明，皮內量子點可用于可靠地編碼信息，并可與疫苗一起遞送，這在發展中國家可能特別有價值，并為分散數據存儲和生物傳感開辟了新途徑。
McHugh KJ, Jing L, Severt SY, Cruz M, SarmadiM, Jayawardena HSN, et al. Biocompatible near-infrared quantum dots deliveredto the skin by microneedle patches record vaccination. Science TranslationalMedicine. 2019;11(523):eaay7162.
https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aay7162
9. Rogers院士Science Advances：可穿戴無線設備自動監測人體電磁輻射
暴露于來自太陽和人工照明系統的電磁輻射（EMR）是一個可改變的危險因素，可導致多種健康狀況，包括皮膚癌、皮膚老化、睡眠和情緒障礙以及視網膜損傷。個體化電磁輻射劑量測定技術可以引導人們的生活方式朝著確保健康暴露水平的行為發展。有鑒于此，美國西北大學John A. Rogers院士團隊報道了一個毫米級、超低功率數字劑量計平臺，該平臺在一個或多個波長的自主模式下同時提供連續EMR劑量的測量，并可通過無線遠程通信與標準消費設備進行時間管理。
單個小型紐扣電池可支持多年的壽命，這是由具有積累模式的檢測與光適應的光能，結合超低功率電路設計而實現的。實地研究表明，這種類型的單模式和多模式劑量測定平臺的重點是監測來自室內照明和顯示系統的短波藍光以及來自太陽的紫外/可見/紅外輻射。
Kwon K, Heo SY, Yoo I, Banks A, Chan M, LeeJY, et al. Miniaturized, light-adaptive, wireless dosimeters autonomouslymonitor exposure to electromagnetic radiation. Science Advances.2019;5(12):eaay2462.
DOI: 10.1126/sciadv.aay2462
https://advances.sciencemag.org/content/5/12/eaay2462
