Metal Hydrogel‐Based Integrated Wearable Biofuel Cell for Self‐Powered Epidermal Sweat Biomarker Monitoring

材料科学 可穿戴计算机 纳米技术 自愈 生物标志物 生物医学工程 计算机科学 嵌入式系统 工程类 医学 生物 生物化学 病理 替代医学
作者
Yao Chen,Xinhao Wan,Guanglei Li,Jianqi Ye,Jie Gao,Dan Wen
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (42) 被引量:77
标识
DOI:10.1002/adfm.202404329
摘要

Abstract Wearable sensors for continuous monitoring of biomarkers in body fluids have gained significant attention for their potential in disease diagnostics and health management, but lack sustainable power supply and advanced sensing strategies. Herein, sweat wearable biofuel cells (w‐BFCs) based on metal hydrogels are demonstrated with high output and outstanding stability, which harvest energy directly from human sweat and simultaneously enable self‐powered sensing of epidermal biomarkers. Experimental and computational results elucidate that the highly porous and flexible metal hydrogels exhibit superior electrocatalytic capabilities for oxidizing ascorbic acid (AA), a sweat metabolite at the anode, and reducing O 2 at the cathode. Consequently, the assembled AA/O 2 BFC delivers a high and stable power output, with a maximum output power density of 35 µW cm −2 at an ultralow AA concentration and long‐term stability over 30 days, and a self‐powered, sensitive sensing for AA detection. When applied to the skin of the volunteers, this integrated w‐BFC powers the biosensor using human sweat AA as fuel and allowing real‐time monitoring of AA sensing signal via smartphone. This work not only advances energy harvesting for wearable sensors but also paves new avenues for real‐time, online monitoring of epidermal sweat biomarkers.
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