人体汗液，这一看似平常的生理分泌物，其实蕴含着丰富的健康信息。它如同一面镜子，能反映出身体内部的诸多生理状态。近年来，随着生物医学技术的飞速发展，人们逐渐意识到汗液中包含的多种生物标志物，如葡萄糖、尿酸、L-色氨酸等，与多种疾病的发生、发展密切相关。以糖尿病为例，汗液中的葡萄糖水平变化可作为血糖监测的潜在指标，为疾病的早期诊断和实时监测提供重要参考。

然而，传统的检测方法往往存在诸多局限性。它们要么操作复杂，需要专业的技术人员和复杂的仪器设备；要么耗时过长，难以满足快速诊断的需求；要么成本高昂，限制了其在大规模健康监测中的应用。更为关键的是，这些方法大多只能针对单一分析物进行检测，无法同时对汗液中的多种生物标志物进行分析，这在一定程度上影响了疾病的全面诊断和精准治疗。在这样的背景下，比色传感器阵列应运而生。它凭借直观的颜色变化、操作简便、成本低廉等优势，为汗液检测开辟了新的途径。但目前的比色传感器大多只能检测单一分析物，难以满足复杂生物样本中多种分析物同时检测的需求。因此，开发一种能够实现人体汗液中多分析物检测的新型传感器，成为了科研人员亟待解决的重要课题。这不仅能够提高疾病诊断的效率和准确性，还能为个性化医疗和健康管理提供有力支持。

2025年1月15日，多伦多大学Rouholah Zare-Dorabei教授联合雅苏大学Kheibar Dashtian及其团队在Sensors and Actuators B: Chemical发表题为“Biological Ce/Fe-metal organic framework multifunctional nanozyme-based colorimetric sensor array for multi-analyte detection in human sweat”的研究性论文。该研究制备了一种基于生物Ce/Fe金属有机框架（Bio-MOF）的多功能纳米酶比色传感器阵列，用于检测人体汗液中的多种糖尿病生物标志物。

文献基本信息

本研究创新性地构建了一种基于生物Ce/Fe-金属有机框架（Ce/Fe-Fum Bio-MOF）的多功能纳米酶比色传感器阵列。首先，通过化学合成方法制备了Ce/Fe-Fum Bio-MOF，其独特的结构赋予了材料丰富的孔隙和较大的比表面积，为后续的活性位点暴露和反应提供了有利条件。接着，为了进一步提升传感器的性能，研究人员巧妙地在Ce/Fe-Fum Bio-MOF中掺杂了Cu和Ni元素，并在其表面负载了Ag纳米颗粒。这种结构设计不仅增强了材料的导电性，还赋予了其氧化酶、儿茶酚氧化酶、漆酶和过氧化物酶等多种类酶活性，使其能够与汗液中的多种生物标志物发生特异性反应。

在检测过程中，当汗液中的目标分析物如葡萄糖、L-色氨酸、尿酸和丙酮等具有抗氧化性的生物标志物与该传感器阵列接触时，它们会与活性氧物种（ROS）发生反应，阻碍酶活性，减缓电子转移过程，从而导致颜色变化的减弱。研究人员利用分光光度计对颜色变化进行定量分析，建立了颜色变化与生物标志物浓度之间的定量关系。此外，为了提高检测的便捷性和实用性，研究人员还将该传感器阵列与智能手机RGB模式分析相结合，通过手机摄像头拍摄颜色变化图像，利用RGB值的变化实现对生物标志物的快速检测。

实验结果表明，该基于Ce/Fe-Fum Bio-MOF的多功能纳米酶比色传感器阵列对糖尿病相关生物标志物具有优异的选择性和可靠性。在检测葡萄糖时，传感器的检测范围为10 μM至1 mM，检测限低至5 μM，能够满足人体汗液中葡萄糖浓度的检测需求。对于L-色氨酸的检测，检测范围为5 μM至500 μM，检测限为2 μM，显示出较高的灵敏度。尿酸的检测范围为20 μM至2 mM，检测限为10 μM，而丙酮的检测范围为0.1 mM至10 mM，检测限为0.05 mM。这些结果表明，该传感器阵列能够在较宽的浓度范围内准确检测汗液中的多种生物标志物。

更为重要的是，该传感器阵列具有良好的抗干扰能力。在模拟汗液样本中，即使存在其他常见的生物分子如抗坏血酸、尿素等，传感器仍能准确检测目标生物标志物，不受干扰。此外，该传感器阵列的响应速度快，通常在几分钟内就能完成检测，大大提高了检测效率。通过与智能手机RGB模式分析相结合，进一步拓展了其应用范围，提高了分析准确性。研究人员还对传感器阵列的重复使用性和稳定性进行了测试，结果表明，在多次使用后，传感器的性能仍能保持稳定，具有良好的实际应用潜力。

本研究成功开发了一种基于Ce/Fe-Fum Bio-MOF的多功能纳米酶比色传感器阵列，实现了对人体汗液中多种分析物的同时检测。该传感器阵列不仅检测速度快、成本低，而且通过与智能手机RGB模式分析相结合，进一步拓展了应用范围，提高了分析准确性。这一成果为糖尿病等疾病的早期诊断和实时监测提供了一种新的、环境友好的检测方法，有望在医疗健康领域得到更广泛的应用。

该研究为纳米酶传感器阵列的发展提供了新的思路和方向。一方面，通过合理设计金属有机框架结构和掺杂元素，可以赋予纳米酶多种类酶活性，从而实现对多种分析物的同时检测。另一方面，将比色传感器阵列与现代技术如智能手机相结合，不仅提高了检测的便捷性和准确性，还为未来开发便携式、智能化的检测设备提供了可能。未来的研究可以进一步探索其他类型的金属有机框架纳米酶，拓展其在更多疾病标志物检测中的应用，同时也可结合机器学习等技术，提高传感器阵列对复杂生物样本的分析能力和准确性。

参考文献：

Farzin Beygnezhad, Kheibar Dashtian, Rouholah Zare-Dorabei, et al. Biological Ce/Fe-metal organic framework multifunctional nanozyme-based colorimetric sensor array for multi-analyte detection in human sweat. Sensors and Actuators B: Chemical  423 (2025) 136769. DOI:10.1016/j.snb.2024.136769.