医学的未来很可能在于医疗的个性化——可根据个人的具体需求，提供定制化的营养素、代谢物及药物组合，以稳定和改善健康状况，实现个性化医疗保健。为实现这一目标，需要研发持续测量和监测特定健康生物标志物的技术手段。

　　为此，美国加州理工学院的科学家团队开发出一种喷墨打印特殊纳米颗粒的技术（新一代“纳米墨水”打印技术），可实现持久耐用的可穿戴汗液传感器的批量生产。

　　这些传感器能实时监测维生素、激素、代谢物及药物等多种生物标志物，为患者和医生提供持续追踪这些分子水平变化的数据支持。近期，该研究成果以《可打印分子选择性纳米颗粒实现可穿戴生物传感器量产》为题发表于《自然·材料》期刊。

　　采用这种新型纳米颗粒的可穿戴生物传感器已成功应用于监测美国加利福尼亚州杜阿尔特市希望之城医疗中心的新冠长期症状患者的代谢物水平。此外，还可以检测癌症患者的化疗药物浓度。

　　“这些只是技术潜力的两个例证。”加州理工学院医学工程系教授、论文通讯作者高伟表示，“这些传感器使我们首次实现对多种慢性病及其生物标志物进行持续无创监测。”

　　研究团队将这种纳米颗粒称为核壳立方体纳米颗粒。其制备过程是：在含有目标分子（如维生素C）的溶液中，单体自发聚合成聚合物时将维生素C分子包裹在立方体内部；随后用溶剂特异性去除维生素C，留下带有与维生素C分子形状精确匹配空穴的分子印迹聚合物外壳——这类似于能选择性识别特定分子形状的人工抗体。

　　这项研究的创新之处在于，研究人员将这种特殊聚合物与六氰基铁酸镍（NiHCF）纳米粒子核心结合。这种材料在接触人体汗液或其他体液时，能在外加电压下发生氧化还原反应。以维生素C的监测为例：当维生素C形状的空穴未被占据时，体液会接触NiHCF核心并产生电信号；而当维生素C分子占据空穴时，就会阻断体液与核心的接触，从而减弱电信号强度—信号强弱即反映维生素C的含量。

　　“这个核心至关重要。”高伟强调，“六氰基铁酸镍核心即使在生物体液中也能保持高度稳定性，使这些传感器非常适合长期监测。”

　　这种核壳纳米颗粒具有高度通用性，通过在同一阵列中使用多种纳米颗粒“墨水”，可打印出能同时监测汗液或体液中多种氨基酸、代谢物、激素或药物水平的传感器阵列。在研究中，研究人员将结合维生素C的纳米颗粒与结合色氨酸、肌酐（评估肾功能的重要标志物）的纳米颗粒集成于单个传感器，这种传感器已针对新冠长期症状患者开展研究。

　　研究团队还开发了针对三种抗癌药物的纳米粒子传感器，并在希望之城医疗中心的癌症患者身上进行测试。“我们实现了远程实时监测体内抗癌药物浓度，这为癌症及其他疾病的个性化给药指明了方向。”高伟表示。

　　研究还表明，该纳米颗粒可用于打印可植入皮下的传感器，以精确监测体内药物水平。