近日，材料科學(xué)與工程學(xué)院王秀鋒教授課題組在可穿戴汗液微流控器件領(lǐng)域取得了新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以《一種專(zhuān)為長(zhǎng)期貼合出汗皮膚設(shè)計(jì)的抗菌透汗貼片》(Sweat-Permeable, Microbiota-Preserving, Mechanically Antibacterial Patch for Long-Term Interfacing with Perspiring Skin)為題，發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)功能材料》(Advanced Functional Materials, DOI: 10.1002/adfm.202416129)。

我校碩士研究生吳宇佼和李鑫宇為該論文第一作者，王秀鋒教授和唐楷為博士為共同通訊作者，南方醫(yī)科大學(xué)彭峰教授等為參與作者，我校為第一完成單位和唯一通訊單位。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和湖南省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

人體汗液的分泌受個(gè)體生理和心理狀態(tài)波動(dòng)而表現(xiàn)出不穩(wěn)定、間歇甚至難以預(yù)測(cè)的特性。汗液大量分泌不僅會(huì)促進(jìn)體表細(xì)菌的生長(zhǎng)與繁殖，引發(fā)體表不適，還可能擾亂體內(nèi)的水分及電解質(zhì)平衡。這給可穿戴技術(shù)在長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)，包括增加皮膚細(xì)菌感染風(fēng)險(xiǎn)、減弱器件與皮膚間的粘附性能，甚至影響監(jiān)測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確性。

Janus貼片的排汗、透氣與抗菌特性

基于此，該課題組制備了一種兼具高透汗率和優(yōu)異抗菌性能的貼片。該貼片將原位生長(zhǎng)的鋅鋁層狀雙氫氧化物納米片和獨(dú)特的Janus不對(duì)稱(chēng)潤(rùn)濕性結(jié)構(gòu)精妙融合。前者借助納米片的邊緣效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了高效物理殺菌；后者則通過(guò)液體定向傳輸特性，提升了體表的排汗與透氣性。它能夠與紙基微流控傳感器(μPADs)等無(wú)縫集成，在維護(hù)皮膚表面微菌群平衡的同時(shí)，確保體表汗液的穩(wěn)定監(jiān)測(cè)。這項(xiàng)工作為開(kāi)發(fā)長(zhǎng)時(shí)間貼合于體表的傳感器件提供了新思路。

近期，該課題組在特殊潤(rùn)濕性表面及其可穿戴器件領(lǐng)域完成了一系列具有特色的工作，包括開(kāi)發(fā)了熱反饋個(gè)性化水合管理(Lab Chip2024, 24:356)、雙流體微流控(Adv. Sci., 2024, 11:2306023)、隱汗監(jiān)測(cè)(ACS nano2023, 17:5588)等新技術(shù)，建立了可穿戴相關(guān)理論(Int. J. Solids Struct.2024, 292:112714、Extreme Mech. Lett.2023, 63:102046)，并提出了汗液微流控閉環(huán)系統(tǒng)在時(shí)間采樣和自反饋方面的潛在策略(NPJFlex. Electron.2023, 7:43)。