近日，我院周明教授团队在“面向药代动力学和药效动力学无创监测的全集成可穿戴多模态传感器”领域取得系列研究进展。实时监测药物与人体的相互作用：药代动力学（PK，人体对药物的作用）、药效动力学（PD，药物对人体的作用），对精准医疗至关重要。现有评估手段存明显局限：血液化学指标检测具侵入性，难以实现连续监测；心率、血压等物理指标的PD评估则需依赖额外设备。周明教授团队融合柔性电子与微型化系统技术，通过生物传感器、微流控系统及信号处理模块的高度集成，实现了PK、PD相关生物标志物的原位、同步、无创、动态的全集成可穿戴多模态监测。相关成果发表在国际知名学术期刊ACS Sensors（《美国化学会传感器》）和Biosensors and Bioelectronics（《生物传感器与生物电子学》）。

针对PK、PD化学生物标志物的精准监测需求，团队设计出“皮肤界面汗液传感器（P²One）”。该研究以糖尿病常用药二甲双胍（PK标志物）、葡萄糖（PD标志物）为模型，率先在静息状态下实现了汗液中二甲双胍与葡萄糖的皮肤上、同步、实时监测，并首次测得人体血液与汗液中二甲双胍浓度的相关性。这一成果不仅为糖尿病患者二甲双胍个性化治疗提供了无创监测新方案，更为多场景精准医疗的落地实施奠定了重要技术基础。该成果以“A skin-interfaced sensor for noninvasive monitoring of pharmacokinetic and pharmacodynamic responses”为题，发表在国际知名学术期刊Biosensors and Bioelectronics, 2026, 295: 118301。我校yl6776永利集团博士研究生郑龙为论文第一作者，白静副教授和周明教授为共同通讯作者。

图1. “皮肤界面汗液传感器（P²One）”示意图（Biosensors and Bioelectronics, 2026, 295: 118301）

针对PK化学生物标志物与PD物理生物标志物的同步监测需求，团队进一步开发出“可穿戴多模态纳米跟踪器（P²NanoTrek）”（图2）。该研究以心动过速治疗药物美托洛尔为对象，率先在静息状态下实现了汗液中美托洛尔浓度（PK指标）与心率（PD指标）的体上、同步、无创监测，同时首次测得人体血液与汗液中美托洛尔浓度的相关性。这一技术使 P²NanoTrek 成为家庭场景下基于PK/PD指导的个性化美托洛尔治疗监测的可行方案，为个性化药物治疗和精准医疗搭建了可推广的技术框架。该成果以“A wearable multimodal nanotracker for noninvasive, simultaneous pharmacokinetic and pharmacodynamic monitoring”为题，发表在国际知名学术期刊ACS Sensors, 2026, 11(1): 621-632。我校yl6776永利集团博士研究生朱紫郁为论文第一作者，白静副教授和周明教授为共同通讯作者。

图2. “可穿戴多模态纳米跟踪器（P²NanoTrek）” 示意图（ACS Sensors, 2026, 11(1): 621-632）

针对PK化学生物标志物与PD副反应物理生物标志物的协同监测需求，团队构建了“多模态可穿戴纳米传感器（PharmHemoSens）”（图3）。该研究以哮喘治疗药物茶碱为研究对象，率先在静息状态下实现了汗液茶碱浓度（PK指标）与药物血液动力学副反应（心率、血压，PD副反应指标）的体上、同步、无创监测，能够更全面、实时地评估药物与人体的相互作用，同时首次测得人体血液与汗液中茶碱浓度的相关性。这项技术为下一代可穿戴多模态闭环诊断奠定了坚实基础，有望大幅提升药物治疗的安全性与有效性。该成果以“A wearable nanosensor for non-invasive multimodal monitoring of theophylline pharmacokinetics and hemodynamics”为题，发表在国际知名学术期刊ACS Sensors, 2026, 11(2): 1506-1516。我校yl6776永利集团博士研究生王静娟为论文第一作者，孙咪咪讲师和周明教授为共同通讯作者。

图3. “多模态可穿戴纳米传感器（PharmHemoSens）” 示意图（ACS Sensors, 2026, 11(2): 1506-1516）

相关研究成果得到了国家自然科学基金和吉林省科技厅项目的资助，并得到了我校分析测试中心的支持。其中，相关药物在汗液中的存在性验证与部分定量分析实验，由我校分析测试中心王元鸿高级工程师完成（图4）。

图4. 参与相关研究工作的yl6776永利集团部分教师与研究生同学

相关论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.118301

https://doi.org/10.1021/acssensors.5c03562

https://doi.org/10.1021/acssensors.5c03838