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1.這兩位院士合作， 再發一篇Science！
2.上周剛發Science，John A. Rogers院士，再發Nature！
研究背景
現有的可穿戴技術依賴于與人體的物理耦合，以建立光學、流體、熱或機械測量接口。
針對這一挑戰，美國西北大學John A. Rogers院士、黃永剛院士、Guillermo A. Ameer教授合作在“Nature”期刊上發表了題為“A non-contact wearable device for monitoring epidermal molecular flux”的最新論文。在本研究中，他們提出了一類全新的可穿戴設備平臺，其核心原理是通過物理“去耦合”，在皮膚表面附近形成一個封閉腔室。通過皮膚逸出或進入的氣化分子流會改變該腔室微環境的性質，這些變化可通過集成的無線傳感器精確量化。
一個可編程的雙穩態閥門動態控制腔室與外部環境的連接狀態，從而在“開-關”切換中產生瞬態響應。通過分析傳感器的時間序列數據，可以定量推導目標物質的進出通量。該系統具備獨特功能，可用于測量人體不同部位的水蒸氣、揮發性有機化合物（VOCs）和二氧化碳的通量，這些指標在臨床護理或有害氣體暴露監測中具有重要意義。
在健康與糖尿病小鼠的皮膚傷口愈合研究中，以及感染模型的實驗中，設備檢測到的通量變化展現出特征性模式，尤其在設備非接觸式操作避免損傷脆弱組織的情況下，這些變化提供了關鍵的生理信息。
研究亮點
（1）本研究首次開發了一種基于非接觸式物理“去耦合”原理的可穿戴皮膚通量監測系統，實現了對水蒸氣、揮發性有機化合物（VOCs）和二氧化碳等氣體在皮膚表面進出通量的連續、定量檢測。與傳統需要直接接觸皮膚的可穿戴設備不同，該系統通過一個可動態調控的封閉腔室，利用內置無線傳感器記錄微環境變化，首次實現了對氣態物質通量的非接觸監測。
（2）實驗通過集成可編程雙穩態閥門，在“開放-封閉”狀態之間切換，形成瞬態響應。通過對不同時間點的傳感器數據進行分析，研究人員成功建立了通量與氣體濃度變化之間的定量關系。
（3）該系統可用于監測皮膚屏障功能和體液流失，通過測量水蒸氣通量評估皮膚狀態，為皮膚病和屏障功能異常提供早期診斷手段。
（4）在揮發性有機物和二氧化碳通量監測中，設備展示了對內源性代謝物和外源性有害物的識別能力，具備環境暴露評估潛力。
圖文解讀
圖1：用于表皮通量監測的皮膚接口系統。
圖2：通過水通量測量監測皮膚屏障特性和體液流失。
圖3：揮發性有機化合物（VOCs）、二氧化碳（CO?）及外源物質的表皮通量監測。
圖4：用于傷口愈合應用的揮發性有機化合物與水的外向通量監測。
結論展望
這里介紹的技術在臨床護理中具有廣泛的應用前景，特別是對那些皮膚屏障未成熟、受損或衰退的易感人群，如嬰兒、患者和老年人。這些人群以及其他個體也可以受益于該技術提供的數據，用于引導化學或輻射灼傷以及臭氧相關皮膚損傷的分診、治療和監測。進一步的工程改進，包括嵌入式敷料形式，能夠通過實現符合皮膚表面但又不會過于緊密的接觸，來增強臨床應用。揮發性有機化合物（VOCs）和二氧化碳通量的測量也能夠惠及普通人群，幫助控制疾病并監測暴露于乙醇以外的有害環境因子。正如作者所述，未來的發展可能使得能夠生產具有高化學選擇性的EFS（表皮通量傳感器），用于詳細的傷口愈合診斷或早期檢測影響內臟器官的各種疾病。
原文詳情：
Shin, J., Song, J.W., Flavin, M.T. et al. A non-contact wearable device for monitoring epidermal molecular flux. Nature 640, 375–383 (2025).
https://doi.org/10.1038/s41586-025-08825-2
