依据患者情形调整治疗方案的做法可以追溯至古希腊的希波克拉底，然而随着新诊断技术的成长，精准医疗在21世纪才逐渐被人们所重视并得到了进一步发展。而实时、精准监测健康相关生物分子作为了解病情的首要条件，在精准医疗中扮演着至关重要的角色。然而，现有技术对几乎所有生物分子的检测都需要通过浸入性抽血的方式实现。此外，精准医疗对生物分子的监测具有非常强的时间敏感性，传统的抽血方式通常需要几个小时甚至更长时间来获取结果，此类方法无法实现实时干预并进行精准治疗。最后，现有检测方法费用高、可及性差（一些地区可能没有足够的医疗资源来进行广泛的监测）。人体汗液或组织间隙液富含个体生理状态密切相关的化学物质，为无创或微创实时监测健康状况提供了契机。穿戴式及植入式生物传感器不仅能够实现连续、实时地监测人体内的多种生物标志物，例如维生素、氨基酸、代谢物和药物浓度，而且能够提供个性化健康管理的解决方案，辅助及时发现潜在的健康问题，以进行早期干预。此外，此类传感器能够大幅减少传统诊断方法中的延迟和成本，通过便捷的非侵入式监测方式，实现精准医学的发展。然而，此类设备的普及仍面临着目标分子检测有限、操作稳定性差以及生产可扩展性差等一系列挑战。

  在本期发表在Nature Materials的研究型文章 “Printable molecule-selective core-shell nanoparticles for wearable and implantable sensing” 中，高伟教授课题组着眼目前穿戴式及植入式传感器面临的主要挑战（即目标分子检测有限、操作稳定性差以及生产可扩展性差）。首次提出了可打印、溶液合成的核壳纳米颗粒，通过分子印刷聚合物壳层的分子识别功能和具有高度稳定的电化学信号转导能力的镍六氰氟酸盐核心，提供了多重功能。此类纳米颗粒不仅能够实现目标分子的定制性识别，并且能够在生物体液中稳定工作，尤其适用于长时间运行的可穿戴和植入式传感器。通过一站式喷墨打印和计算优化的纳米颗粒墨水配方，展示了此类技术在大规模生产中具有良好的可行性，为实时监测广泛生物标志物（如氨基酸、维生素、代谢物和治疗药物）提供了可能。值得一提的是此项工作的两位共同一作王敏强博士和叶萃近期双双加盟上海交通大学。

图1. 可打印的分子选择性核壳纳米粒子用于可穿戴和植入式生物传感器.

图2. 靶标识别与信号转导双功能核壳纳米粒子的设计与表征.

图3. 基于完全喷墨打印的MIP/NiHCF纳米粒子电化学生物传感器的表征.

图4. 基于打印的MIP/NiHCF纳米粒子生物传感器在穿戴式长期新冠和营养监测中的评估.

图5. 基于可穿戴和植入式MIP/NiHCF纳米粒子生物传感器的实时治疗药物监测评估.

  5.癌症患者实时药物监测及动物模型药代动力学研究：该平台能够实时监测癌症患者的治疗药物水平，并通过植入式平台进行药物的药代动力学/药效学研究，推动了个性化治疗的进步。

  6.可重构性和广泛的应用前景：该方法具有高度可重构性，能够连续监测多种生物标志物，如蛋白质、激素、脂质和药物，进一步拓展了个性化预防、诊断和治疗应用的可能性。

  原文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-024-02096-4

作者简介：

  本文第一作者王敏强博士，于2025年1月从加州理工学院Wei Gao教授课题组博士后出站，随后加入上海交通大学溥渊未来技术学院任长聘教轨副教授，博士生导师，国家青年人才项目入选者（海外）。目前从事高度跨学科研究，重点开发可用于基础和应用生物医学研究的新型多功能能源材料和生物电子可穿戴系统。他的研究领域包括纳米材料、可穿戴设备、生物传感器、生物电子学、分析电化学、纳米技术、微流体、个性化医疗、电催化。王敏强博士近年来以第一作者/共同第一作者身份在Nature Materials, Nature Biomedical Engineering, Nature Nanotechnology Advanced Materials, Trends in Chemistry, Angewandte Chemie International Edition等 期刊发表学术论文20篇。总引用5800余次，h-index为36。课题组正招聘相关专业博士后研究人员2-4名，有意向请联系minqiangwang@sjtu.edu.cn

  本文第一作者叶萃博士，于2025年1月从加州理工学院Wei Gao教授课题组博士后出站，随后加入上海交通大学医学院任研究员/学科带头人岗位。截止目前，在相关领域期刊发表SCI论文50余篇，谷歌学术总被引超3100次，H因子28。以第一作者/共同第一作者/通讯作者共计发表学术论文22篇，包括Nature Nanotechnology（无创可穿戴女性荷尔蒙汗液监测技术被Nature和Nature Nanotechnology高亮报道），Nature Materials, Chemical Society Reviews, Angewandte Chemie International Edition等。其中，以女性荷尔蒙汗液监测为核心技术成立的初创公司Persperity Health已成功获得融资，目前正基于此关键技术进行商业化产品开发。课题组正招聘相关专业助理研究员、博士后、研究助理等若干名，有意向请联系cuiye@sjtu.edu.cn。

  本文通讯作者高伟教授现为加州理工学院医学工程系教授和Ronald and JoAnne Willens特聘教授，2007年本科毕业于华中科技大学机械学院，2009年于清华大学精密仪器系获得硕士学位，2014年从加州大学圣地亚哥分校获得化学工程博士学位。2014年至2017年期间，在加州大学伯克利分校电子工程与计算科学系开展博士后工作研究。高伟教授现为Science Advances, Biosensors & Bioelectronics, npj Flexible Electronics, Sensors & Diagnostics期刊副主编，曾获评美国自然科学基金委杰出青年奖、国际医学与生物工程科学院杰出青年奖，海军研究总署青年科学家奖、斯隆研究奖、IEEE医学与生物学工程学会青年成就奖，IEEE传感器理事会技术成就奖，世界经济论坛青年科学家, 美国化学会青年研究员奖等诸多奖项，入选麻省理工技术评论“35岁以下科技创新35人”全球榜单。他的研究方向包括可穿戴设备、生物传感器、柔性电子、微纳机器人与纳米医学等。