1. Nature评述：可穿戴身体健康传感器
可穿戴技术的普及程度大幅提升，预计到2022年，美国市场规模将达到数百亿美元(见go.nature.com/33tcein)。然而，最常见的可穿戴设备的有效性受到其组件的物理规格的阻碍:尽管该设备通常嵌入一个灵活的软壳，但其主要部件，如传感器和电子设备，仍然是刚性的。
近日，Nature发表评述文章，讨论了Polat等人在Science Advances杂志上报道的一种真正灵活、透明的可穿戴设备，这种设备基于石墨烯，上面覆盖着一层称为量子点的半导体纳米颗粒。令人印象深刻的是，这些设备仅使用环境光作为信号来测量各种生命体征。
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临床设计
可生物降解的材料，包括天然和合成聚合物以及可水解金属，构成了临时性可植入医疗设备的主要组成部分。除了材料的固有特性外，决定可植入和可降解设备成功临床转化的最关键因素是宿主反应，尤其是免疫反应，这在很大程度上取决于材料特性和降解机制。在本综述中，美国塔夫茨大学David L. Kaplan教授和Chunmei Li等人首先综述了生物降解医疗器械材料选择的最新进展，重点是降解机理及其控制。
重点介绍了丝，由于其机械强度、生物活性成分螯合作用、可降解性而无问题性的代谢产物和生物相容性，丝成为一种重要的聚合物。然后，从动态组织-植入界面的角度讨论了宿主对这些可生物降解材料的反应。接下来，作者等人将研究三种主要生物降解材料系统（天然和合成生物降解聚合物和生物降解金属）的临床转化，以及在骨科固定装置、心血管支架和生物降解电子装置方面的相关挑战。展望未来，作者提出了更新的材料设计策略，以改善这些可生物降解医疗设备的临床效果。
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型共轭聚合物生物燃料驱动的葡萄糖检测
n型半导体聚合物是一类有前途的材料，其依赖电子转移来产生信号。阿卜杜拉国王科技大学的Sahika Inal 团队报道了一种n型共轭聚合物与氧化还原酶的集成，用于自主检测葡萄糖和体液的发电。可逆，无介体的小型化葡萄糖传感器是一种酶耦合有机电化学晶体管，检测范围为六个数量级。
这种n型聚合物还用作阳极，并与酶催化燃料电池中的聚合物阴极配对，以将葡萄糖和氧气的化学能转化为电能。全聚合物生物燃料电池显示出随溶液中葡萄糖含量成比例增长的性能以及超过30天的稳定性。此外，在生理相关的葡萄糖浓度下，并从诸如人类唾液之类的液体中，它产生足够的能量来操作有机电化学晶体管，从而有助于依靠人体产生的代谢产物运行的自供电微米级传感器和执行器的技术进步。
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：可穿戴的汗液成分传感器
可穿戴式汗液传感器有潜力提供有用的生物标志物的连续测量。然而，目前的传感器不能准确地检测出低浓度的分析物，缺乏多模态传感或难以大规模制造。近日，美国加州理工学院高伟团队和北京大学张海霞教授团队合作，研发出一种激光雕刻的可穿戴传感器，其可用于灵敏检测汗液中的尿酸和的酪氨酸。研究人员报告了一个完整的激光雕刻传感器同时进行汗液采样，化学传感和生命体征监测。
作者证明持续检测温度，呼吸频率和低浓度的尿酸和酪氨酸，分析与疾病相关的疾病，如痛风和代谢紊乱。研究人员测试了该设备的性能，在身体训练和未训练的对象在锻炼和富含蛋白质的饮食后。研究人员也通过富含嘌呤的饮食挑战来评估它在患者和健康对照组痛风监测中的效用。痛风患者的血汗中尿酸水平高于健康人，血清中尿酸水平也呈类似趋势。
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.: 还在玩“锁骨放鸡蛋”？两位美国科学院院士教你胸窝放柔性电子器件！
柔性电子学的最新进展为嵌入微机电式加速计的皮肤兼容性轻型化设备打下了基础。近日，美国西北大学JohnA. Rogers院士、黄永刚院士、ZhaoqianXie，以及卡莱神经科学研究所CharlesR. Davies等团队合作，设计了一种包含多种功能元件的装置，这些功能元件由弹性体密封支撑、曲形导电线路相互连接而成。这种设计通过将传感元件与支撑的电子学系统分离，使得测量灵敏度最大化。结果显示，“表皮”MA传感器对身体的移动、转动过程高度响应：能捕捉从0 Hz到人耳可听频带频率的高质量信号，受环境噪音干扰很小。
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.：小型动物无线起搏器用于生物医学研究
小型动物支持多种病理表型和基因型，它们是心血管疾病发病机理以及电疗法，基因疗法和光遗传学策略探索的多功能，可负担得起的模型。在这种情况下，起搏工具目前仅限于栓系，这限制动物行为和实验设计。于此，美国乔治华盛顿大学Igor R. Efimov联合西北大学Philipp Gutruf和John A. Rogers等人介绍了一种高度微型化的无线能量收集和数字通信电子产品，用于薄、微型起搏平台，其重量仅为110 mg，可皮下植入，并能承受200,000多个多轴应变循环，而不会降低电学或光学性能。
数日的体外和体内多模和多点起搏的研究表明，该平台具有长期的稳定性和优良的生物相容性。通过动物控制和通过慢性起搏诱发心力衰竭来对心动周期进行光遗传学刺激，可作为与基础和应用心血管研究及生物医学技术相关的操作模式的例子。
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：柔性下颏传感器贴片辅助口咽吞咽障碍康复
口咽吞咽障碍（吞咽困难）的成功康复需要频繁进行头部/颈部运动，而头部/颈部运动主要依靠昂贵的生物反馈设备，通常仅在大型医疗中心才能使用。这直接影响治疗的依从性和结果，并突出显示了为吞咽困难的远程修复开发便携式且廉价的远程监控系统的需求。于此，美国普渡大学Georgia Malandraki和Chi Hwan Lee等人开发了一种皮肤贴装式传感器贴片的并进行初步验证，该贴片可以无创地适合于下颌区域的曲率，并在吞咽任务和动作期间提供对肌肉活动和喉头运动的同时远程监控。
该传感器贴片采用了一种优化设计，能够准确记录吞咽过程中的颏下肌肉活动，具有易用性、易接近性、可重复使用性和成本效益等特点。对帕金森病和吞咽困难患者以及健康对照者的初步研究证明了该系统的可行性和有效性。
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: 量子点微针贴片记录疫苗接种大数据
精确的医疗记录是许多低资源环境中的一个主要挑战，在那里维持良好的集中数据库是很难实现的，每年造成150万人死于疫苗本来可预防的死亡。在此，麻省理工大学Robert Langer院士和Ana Jaklenec等人提出了一种利用生物相容性近红外量子点（NIR-QDs）在真皮中的空间分布来编码患者病史的方法。量子点是肉眼看不见的，但当暴露在近红外光下时可以检测到。通过控制化学计量和脱壳时间，对具有铜铟硒化物核和铝掺杂硫化锌壳的量子点进行调谐，使其在近红外光谱中发光。被封装在微粒中制剂在通过有色人皮肤进行模拟日光照射（相当于5年）后，显示出最大的抗光漂白性。
同时，优化了微针的几何结构，并使用猪皮肤和人造皮肤进行了体外验证。然后将含有QD的微粒植入可溶解的微针中，并在有或没有疫苗的情况下施用于大鼠。使用适合于检测近红外光的智能手机进行的体内纵向成像表明，微针传输的QD图案保持明亮，并可在应用9个月后使用机器学习算法准确识别。此外，与灭活脊髓灰质炎病毒疫苗共递送产生的中和抗体滴度高于阈值，被认为是保护性的。这些发现表明，皮内量子点可用于可靠地编码信息，并可与疫苗一起递送，这在发展中国家可能特别有价值，并为分散数据存储和生物传感开辟了新途径。
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：可穿戴无线设备自动监测人体电磁辐射
暴露于来自太阳和人工照明系统的电磁辐射（EMR）是一个可改变的危险因素，可导致多种健康状况，包括皮肤癌、皮肤老化、睡眠和情绪障碍以及视网膜损伤。个体化电磁辐射剂量测定技术可以引导人们的生活方式朝着确保健康暴露水平的行为发展。有鉴于此，美国西北大学John A. Rogers院士团队报道了一个毫米级、超低功率数字剂量计平台，该平台在一个或多个波长的自主模式下同时提供连续EMR剂量的测量，并可通过无线远程通信与标准消费设备进行时间管理。
单个小型纽扣电池可支持多年的寿命，这是由具有积累模式的检测与光适应的光能，结合超低功率电路设计而实现的。实地研究表明，这种类型的单模式和多模式剂量测定平台的重点是监测来自室内照明和显示系统的短波蓝光以及来自太阳的紫外/可见/红外辐射。
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
