中国农业大学营养与健康系任发政院士团队设计高灵敏汗液可穿戴传感器实现无创实时检测人体维生素水平

近日，中国农业大学营养与健康系任发政院士团队张昊教授课题组在《自然·通讯》（Nature Communications）期刊在线发表研究论文Real-time Nanomolar Vitamin Monitoring in Sweat using an Electrochemical Skin-attached Device。研究针对全球数十亿人面临的营养素缺乏问题，开发了一种高灵敏可穿戴汗液电化学传感器，实现无创实时检测人体维生素水平。

从“隐性饥饿”到可测量可感知的精准营养检测

全球“隐性饥饿”问题持续加剧，超过20亿人处于营养素摄入不足状态，其中维生素缺乏尤为普遍，与多种慢性疾病发生风险密切相关。尽管维生素膳食补充剂已在国内外广泛使用，但当前补充模式仍主要依赖经验，缺乏基于个体营养状态的有效评估装备，维生素的补充效果无法持续追踪。传统血液检测虽可用于维生素水平评估，但其侵入性强、操作复杂且难以实现连续实时检测，限制了营养状态的动态评估及干预方法的及时调整优化。因此，发展无创、便捷、实时的人体维生素检测技术，构建人体“营养检测—精准补充—效果监测”的动态闭环体系具有重要意义。

实现汗液中维生素的高灵敏快速检测

汗液作为无创且可连续获取的体液，为实现维生素的实时检测提供了可能，然而汗液中维生素浓度极低对准确检测提出很大挑战。针对这一问题，研究构建了基于亲和结合机制的维生素电化学检测体系。通过引入金纳米花/硫氮共掺杂碳（AuNF/SNC）纳米复合材料以增强电极界面电子传递能力，并结合特异性生物识别元件构建可穿戴电化学传感界面，实现对VB1、VB2、VB7、VB9、VB12及VD等多种低丰度维生素的高灵敏检测，检测限低至0.33-0.62 nM。

一体化可穿戴系统实现 “无创、实时、自动、无线”

为满足无创连续检测的实际应用需求，研究构建了高度集成的一体化可穿戴检测系统。通过集成离子电渗诱导排汗、微流控精准采样、电化学检测电极、试剂预存模块及pH/离子强度实时校准单元，并结合柔性电路与无线传输，实现从汗液获取到信号输出的紧密集成。用户可通过手机APP实时获取并查看汗液中维生素浓度变化信息，从而为补充干预过程中的动态检测提供支撑。

汗液维生素能反映血液维生素水平具备实际应用价值

人体实验进一步证明了汗液维生素检测的生理相关性与应用价值。实验结果表明，研究所构建的汗液传感器能够实时检测VB9摄入引起的汗液维生素动态变化，并发现汗液VB9水平与血液VB9水平呈显著正相关（r = 0.849）；同时可有效区分吸烟与非吸烟人群的VB9营养水平差异。以上结果表明，汗液具有可靠的营养信息表征能力，研究构建的汗液传感器能够在维生素补充过程中提供可量化的动态响应信息，为维生素补充的效果评估提供重要支撑。

中国农业大学营养与健康系博士研究生王雪为本文第一作者，张昊教授为唯一通讯作者，研究得到了中国农业大学“2115”人才培育计划的支持。