被诊断为心血管疾病的患者，尤其是高血压、血脂异常和动脉粥样硬化患者，发生急性重症（如急性心肌梗死（AMI）和中风）的风险显著增加。[1] 特别是AMI，在临床环境中具有较高的死亡率。[2] 不健康的生活方式因素，如暴饮暴食、剧烈运动和过度疲劳，会显著增加AMI的风险。[3] 在AMI的早期阶段，大多数患者会出现前驱症状，包括胸痛、全身出汗、四肢温度下降和呼吸困难。[4] 此外，大多数患者在疾病发作前72小时内血液中的IL-6水平通常会升高（图1a）。[5],[6] 因此，对于心血管疾病的高风险人群来说，及时监测异常前驱症状和升高的细胞因子水平可以提醒他们潜在的急性重症风险。传统的细胞因子（如IL-6）定量检测方法包括酶联免疫吸附测定（ELISA）[7],[8] 和免疫荧光测定。[9],[10] 然而，这些方法通常需要侵入性血液采样、复杂的设备和较长的检测时间，不利于早期自我诊断。开发用于非侵入性分析体液（如汗液）的微型可穿戴设备为高效测量IL-6浓度提供了有希望的替代方案。
近年来，利用酶[11]、抗体[12]、分子印迹聚合物[13]和其他识别策略的可穿戴传感器在汗液检测方面取得了显著进展。[14],[15] 已成功检测到汗液中纳摩尔或更高浓度的生物标志物，包括离子、葡萄糖、乳酸等。[16],[17],[18],[19],[20] 尽管在免疫反应期间细胞因子（如IL-6）的浓度会升高，但它们在血液中的浓度通常为皮摩尔到纳摩尔水平。[21],[22] 然而，汗液中的细胞因子浓度预计低于血液中的浓度。检测汗液中低浓度的蛋白质仍然是一个重大挑战。此外，AMI患者的普遍出汗和四肢温度下降等前驱症状会显著改变汗液的物理化学性质（例如pH值、温度），并且存在相当大的个体差异。在这种情况下，仅依赖单一蛋白质生物标志物的检测可能会影响检测的准确性和灵敏度，从而限制基于汗液的诊断的临床应用。
可穿戴传感器需要实现高效的汗液收集，以确保快速准确的生物标志物检测。[23] 目前，由柔性材料制成的可穿戴微流控模块（包括但不限于聚二甲基硅氧烷（PDMS）[24],[25],[26] 聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚酰亚胺（PET/PI）[27] 和壳聚糖[28]）已经实现了汗液中离子[29],[30],[31],[32],[33],[34],[35]、激素[36],[37]、细胞因子[38],[39],[40],[41],[42],[43]、[44] 以及其他代谢物[45],[46],[47],[48],[49],[50],[51] 的收集和检测。然而，传统的微流控收集模块通常结构设计较为简单，对汗液的表面亲和力较差，导致流体传输速率较慢。这一限制导致检测响应延迟和异常警告信号的滞后。因此，开发能够高效收集汗液并在实际汗液中精确检测低浓度生物标志物的可穿戴检测系统，有望为高风险人群提供急性重症（如AMI）的风险预警。这一进展有助于减少因症状识别延迟而造成的治疗延误，从而可能降低这些急性重症的高死亡率。
在这项研究中，设计了一种高灵敏度的可穿戴检测系统，称为锯齿状润湿性多模式FET（SWM-FET），用于高效收集汗液和多模式检测。该系统结合了锯齿状仿生微流控模块和润湿性梯度以及多模式石墨烯基FET，能够同时检测IL-6、pH值和温度。微流控模块的锯齿状仿生结构和区域润湿性差异通过拉普拉斯压力差驱动汗液流动，从而促进其在中央检测室中的快速积聚，然后通过指定出口排出。当多模式传感器暴露于收集的汗液样本时，可以高精度同时检测pH值、IL-6和温度。由于微流控模块和石墨烯基FET由柔性材料制成，可以紧密贴合人体皮肤的不同区域。值得注意的是，紧密贴皮肤的多模式石墨烯基FET在各种变形条件下保持稳定的电气性能，得益于厚度为1 μm的超柔性基底，表现出优异的皮肤适应性。实验结果表明，该系统可以同时检测实际汗液样本中IL-6（检测范围：1 fM至1 nM）、pH值和温度的变化。通过监测生理状态的异常波动，该系统有望为可能发展为急性重症的心血管疾病患者提供早期风险评估，从而促进及时的临床干预和治疗。
