2022年1月4日整理发布：被称为 MXenes 的超薄纳米材料有望通过分析他们的汗水来更轻松地监测一个人的健康状况。虽然它们与石墨烯具有相似的二维性质，但 MXenes 由无毒金属(如钛)与碳或氮原子组合而成。MXenes 具有天然的高电导率和强表面电荷，是可检测化学浓度微小变化的生物传感器的有吸引力的候选者。
2019 年，Husam Alshareef 的团队开发了一种 MXene 复合电极，并将其封装在可穿戴臂带传感器中。该设备采用模块化设计，使用装有适当酶的 MXene 插入物，可以吸收汗液并检测人体汗液中的几种分析物，包括葡萄糖和乳酸。
Alshareef 和他的同事与 Sahika Inal 的研究团队合作，最近尝试将 MXene 片材与水凝胶相结合——水凝胶与人体组织相容，因为它们能够拉伸。有趣的是，该团队发现水凝胶中高水平的移动离子对运动过程中发生的机械应变产生了很强的敏感性。
“最初 MXene 片材在水凝胶内随机取向，但一旦对它们施加压力，片材就会变得更加水平，”Alshareef 解释说。“因为 MXenes 在其表面具有高浓度的负电荷，水平排列会强烈影响水凝胶内的离子运动，因此我们可以测量不同水平的压力变化。”
使用新型 MXene-水凝胶化合物开发的原型可穿戴传感器能够通过随着机械应力的增加产生不同的电阻模式来跟踪肌肉运动。当传感器暴露于酸性或碱性溶液形式的额外离子时，这些模式会立即发生变化。
这使 KAUST 团队意识到他们的设备可用于将汗液中的 pH 变化与肌肉细胞中引起疲劳的酸堆积联系起来。
“当我们锻炼和肌肉疲劳时，传感器会看到新的化学环境，并产生不同的电阻与应力曲线，”前 KAUST 博士后和该研究的主要作者李康说。“通过将这些曲线与给定传感器的参考曲线进行比较，我们可以确定汗液的 pH 值以及肌肉的疲劳程度。”
通过蓝牙连接到附近的数字设备，一旦技术得到优化，基于 MXene 的传感器对于寻求实时性能测量的运动员来说可能很有价值。“最严峻的挑战是传感器的长期稳定性，因此我们正在考虑在未来的实验中改变成分和设计，”Alshareef 说。
