柔性传感技术再迎突破！东南大学团队实现光电集成式生物检测新跨越

在可穿戴医疗设备与智能人机交互技术向高集成、多模态、柔性化深度发展的当下，生物传感技术的性能突破与功能融合成为行业核心攻关方向。近日，东南大学生物科学与医学工程学院江苏省生物材料与器件重点实验室陈怡副教授携手悉尼大学程文龙教授、顾宁院士团队，在国际顶级综合性学术期刊《Science Advances》发表重磅研究成果，其研发的形貌自适应 Au–Ag 纳米线阵列柔性传感平台，成功破解了表面增强拉曼散射（SERS）光学检测与生物电信号采集长期难以兼容集成的行业难题，实现了柔性基底上光电传感功能的多维统一，为新一代生物传感仪器的研发与产业化奠定了核心材料与技术基础。

柔性生物传感是精准健康管理、临床实时诊断及智能人机交互的核心支撑技术，随着低维纳米材料的技术突破，基于纳米结构的高性能传感界面已能实现复杂生命体系中生理生化信息的高灵敏、高选择性解析，推动可穿戴、植入式传感仪器向原位监测、动态分析方向快速迭代。在临床与民用监测场景中，心电（ECG）、肌电（EMG）等电生理信号是反映人体组织功能状态的重要依据，也是各类智能医疗仪器的核心检测指标，但单一电信号检测难以全面覆盖生理病理过程的复杂信息。在运动健康、慢性病管理等动态评估场景中，汗液、唾液等体液中痕量生物标志物的精准检测同样不可或缺，如何在同一柔性传感平台上实现电生理信号与分子信息的协同采集、综合解析，成为多模态生物电子仪器研发的关键瓶颈。

表面增强拉曼散射（SERS）技术凭借无标记、高特异性、超高灵敏度的技术优势，成为微量生物流体分析的理想技术手段，若能与电生理检测技术集成于同一柔性器件，将实现跨尺度、多维度的人体生理状态全面评估，大幅提升传感仪器的检测维度与分析能力。但在实际研发中，两类技术的融合面临着材料与结构的双重壁垒：传统 SERS 检测基底多为刚性无机材料，力学性能差、对形变高度敏感，无法适配柔性仪器的动态使用需求；常规电生理检测电极则依赖导电凝胶，存在易干燥、易受环境干扰、无法长期稳定工作的问题，二者在材料体系、结构设计上的兼容性问题，长期制约着多模态柔性传感仪器的发展。

针对这一行业痛点，东南大学联合研究团队从材料设计与结构构筑双维度出发，提出了创新性的解决方案 —— 研发形貌自适应的簇状 Au–Ag 纳米线阵列柔性传感平台，实现了 SERS 光学检测与生物电信号采集在 1D-3D 多维度基底上的统一集成。团队独 创的模板引导自组装策略成为核心技术亮点，该策略无需高温处理与复杂的材料转移步骤，可将高度序构的 Au–Ag 纳米线阵列直接构筑在 1D 针状结构、2D 弹性薄膜、3D 多孔海绵等不同形貌的基底上，让同一材料体系能够灵活适配不同应用场景的仪器设计需求，大幅降低了多模态柔性传感仪器的研发与制备难度，具备极强的工程化应用潜力。

从性能测试结果来看，该传感平台的各项指标均达到行业领先水平，完全满足柔性传感仪器的实际使用要求。在 2D 弹性基底上，基于 Au–Ag 纳米线阵列构建的柔性 SERS 界面兼具高灵敏度与检测一致性，即便在 100% 拉伸应变下，或经过 2500 次反复拉伸疲劳测试后，拉曼检测信号仍保持稳定，展现出优异的力学鲁棒性和形变不敏感特性，完美适配可穿戴仪器的动态使用环境；在 3D 多孔结构中，该纳米线阵列可直接作为无凝胶干式生物电极，彻底摆脱了传统凝胶电极的使用局限，实现了长期稳定、高信噪比的心电与肌电信号采集，为电生理检测仪器的小型化、柔性化升级提供了新方案。

此次东南大学团队的研究成果，不仅是柔性生物传感材料领域的重要突破，更从仪器研发视角为多模态生物电子技术的发展指明了方向。其通过统一的纳米结构设计，打通了柔性 SERS 光学传感与电生理监测在 1D–3D 多形貌基底上的集成路径，为多模态柔性传感仪器提供了可编程式设计的核心传感材料，解决了传统仪器研发中功能单一、兼容性差、制备复杂的问题。

未来，随着该技术在材料制备规模化、仪器集成工程化上的进一步突破，有望在精准医疗、运动健康、智能穿戴、工业人机交互等领域实现产业化应用，为我国高端生物传感仪器的自主研发与创新发展注入新动力。