糖基稳定剂破解汗液传感器 “酸敏感” 难题，为实时健康监测打开新局

当运动员在赛道上全力冲刺，或是工人在高温环境下作业时，汗液里藏着关乎健康的关键信息 —— 乳酸浓度。作为肌肉缺氧代谢的产物，乳酸水平不仅能帮运动员评估耐力、调整训练强度，还能预警乳酸酸中毒等潜在健康风险。如今，商用汗液传感器已能追踪脱水、电解质流失，但在乳酸检测上却长期受困于一个难题：汗液的酸性环境（pH 约 4.0）会让传感器核心的乳酸氧化酶（LOx）活性骤降，导致检测精度大打折扣。近日，日本东京理科大学的研究团队找到了解决方案 —— 他们用一种糖基化合物 “蔗糖单月桂酸酯” 作为稳定剂，让 LOx 在酸性条件下仍能保持高效活性，为更可靠的实时汗液乳酸监测扫清了障碍。相关成果已发表在《Langmuir》期刊上。

要理解这一突破的意义，首先得弄清汗液乳酸传感器的工作原理。这类传感器的核心是附着在生物相容性电极上的乳酸氧化酶（LOx）：当汗液中的乳酸（L - 乳酸）与 LOx 接触时，酶会催化乳酸氧化成丙酮酸，同时产生过氧化氢；过氧化氢在电极上发生电化学反应，生成与乳酸浓度对应的电流信号，最终转化为可读取的检测结果。整个过程的关键在于 LOx 的活性 —— 可这种酶天生 “怕酸”，在中性环境（pH7.0）下表现最佳，一旦处于汗液的酸性环境中，活性就会大幅流失，直接影响检测准确性。

此前，科研人员曾尝试用麦芽糖等传统糖类稳定 LOx，但效果有限。而东京理科大学的团队，在副教授饭田功（Isao Shitanda）的带领下，发现蔗糖单月桂酸酯能带来质的飞跃。为验证其效果，团队制作了三种电极：无稳定剂的空白电极、添加麦芽糖的电极，以及添加蔗糖单月桂酸酯的电极，并在中性（pH7.0）、弱酸性（pH6.0）和强酸性（pH5.0，模拟汗液酸性）环境中测试。结果显示，无稳定剂的电极在 pH5.0 时，LOx 活性仅剩 50%；添加麦芽糖的电极在 pH6.0 时略有改善，但到 pH5.0 时几乎失效；而添加蔗糖单月桂酸酯的电极，在 pH5.0 时仍能保留约 80% 的 LOx 活性，检测精度远超前两者。

是什么让蔗糖单月桂酸酯有如此出色的保护能力？团队通过掠入射小角 X 射线散射（GI-SAXS）技术，观察到了电极表面的微观结构秘密：蔗糖单月桂酸酯会在电极表面自组装成整齐的六边形阵列和层状纳米结构，当 LOx 被固定在电极上时，会恰好嵌入这些结构的 “空隙” 中。这种纳米级的 “保护壳” 有两大关键作用：一方面能阻挡汗液中的氢离子（导致酸性的核心成分）接触 LOx，避免酶的结构被破坏；另一方面又能让水分子和乳酸分子顺利通过，确保 LOx 仍能与乳酸反应，不影响检测过程。更巧妙的是，在稀释溶液中，蔗糖单月桂酸酯还会形成核壳型胶束，进一步增强对酶的包裹保护，形成 “双重防护”。

除了性能优势，蔗糖单月桂酸酯还具备商业化的关键特质：安全、廉价且易于量产。作为一种常见的食品级添加剂，它对人体无毒副作用，避免了传感器长期接触皮肤可能带来的安全隐患；同时，其生产成本远低于其他新型稳定剂，适合大规模生产。饭田功副教授指出：“实时汗液乳酸监测对运动训练、中暑预防都至关重要，我们的研究不仅解决了酸性环境下的酶稳定性问题，更为高稳定性酶电极和高性能生物设备的研发提供了新思路。”

这项技术的潜力还不止于乳酸检测。研究团队表示，蔗糖单月桂酸酯的稳定机制可迁移到其他场景 —— 比如针对不同 pH 环境的传感器，或是需要稳定其他酶（如葡萄糖氧化酶，用于血糖监测）的生物设备。这意味着，未来可能会出现更多基于糖基稳定剂的汗液传感器，既能检测乳酸，还能实时监测血糖、尿酸等指标，为个性化健康管理、运动科学甚至临床诊断提供更便捷、可靠的工具。

从运动员手腕上的实时乳酸监测仪，到高温作业者的中暑预警手环，蔗糖单月桂酸酯的出现，让汗液传感器摆脱了 “酸敏感” 的束缚，向 “连续、精准、安全” 的目标迈出了关键一步。当小小的糖基分子为酶筑起 “防护盾”，汗液里的健康密码，正被更清晰地解读。

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