智能可穿戴微生物传感器的设计非常重要，因为它们能够在临床和生物医学应用中以微尺度精确、实时地检测化学或生物分子及其参数，实现在线、准确的传感和诊断[1]、[2]、[3]。由于其微型化特性，微生物传感器可以集成到POC平台和可穿戴设备中，从而实现连续和非侵入性的健康评估[3]、[4]、[5]。最有前景的应用领域可能是生物传感和电子学，这些传感器可以作为主动植入物的基础，用于治疗或诊断生物变化情况（如伤口愈合），之后完全消失以避免手术移除[6]、[7]、[8]、[9]。可穿戴和植入式传感器对于高灵敏度和特异性地检测与疾病、环境污染物和代谢变化相关的生物标志物至关重要[10]、[11]、[12]、[13]。在工业应用中，紧凑型传感器对于提高精度、优化自动化和实现实时数据采集至关重要[14]。它们的集成提高了工艺效率，降低了运营成本，减少了错误，并增强了质量控制。通过促进预测性维护和适应性过程调整，这些传感器有助于提高生产力、能源效率和整体系统可靠性，使其在现代工业环境中不可或缺[15]。此外，微型化还降低了制造成本和材料使用量，有助于可持续发展。这一创新正在推动智能设备和物联网（IoT）的突破[16]、[17]、[18]。随着纳米技术和微制造策略的进步，可穿戴和POC检测微生物传感器提供了快速响应、小样本需求以及更好的便携性和可扩展性。它们是推动当代社会医疗和医学系统发展的重要方法[19]、[20]。特别是，众多先进纳米材料的出现为通过其卓越的物理、化学、电学和电化学特性来提高生物传感器平台的灵敏度、选择性和响应时间创造了新的机会[21]、[22]。分析化学家可以与医生和其他医疗专业人员合作，完全理解他们的需求，并与工程师合作，在实际环境中创建和实施有用的设备。有必要以较低的成本大规模生产一次性、便携且用户友好的分析传感器，同时不牺牲令人满意的分析性能。可穿戴和智能微生物传感器在糖尿病管理中发挥着关键作用，可以通过生理条件下的葡萄糖水平监测来帮助诊断。它们还可以检测蛋白质、酶和核酸等生物标志物，从而实现癌症和感染等疾病的早期诊断[23]、[24]。
集成到POC检测和可穿戴设备中的微生物传感器可以快速检测心脏生物标志物，改善急救护理[25]。由于样本和试剂消耗量少、分析时间快，以及可以在微米级通道内进行分析的过程，分析化学还利用了微流控技术（通过微米级通道管理液体[26]。由于与可穿戴技术和智能操作模式的集成，实时、非侵入性的生物标志物检测现在已成为可能。此外，在重症监护中，植入式生物传感器有助于持续跟踪生理因素。它们在治疗管理、个性化治疗和非侵入性诊断中的应用强调了其在改善医疗保健方面的重要性[27]。在所有可用的传感技术中，电化学生物传感器因其易于微型化、制造成本效益高、反应时间快、多重检测能力以及需要便携式和可穿戴测量设备而特别值得注意[28]。电化学生物传感策略的最新进展极大地提高了生物标志物的检测能力，促进了疾病的早期诊断和持续评估[29]、[30]、[31]、[32]、[33]。这些电化学生物传感器能够以合理的成本提供敏感、稳健、快速和选择性的分析物分子检测，使它们具有优越性[34]、[35]。此外，为了提供POC诊断平台，这些传感器可以集成到耐用、便携和小型设备中。这些发展，加上用于数据分析的人工智能（AI），正在推动定制医学的发展，并增加了生物传感器在POC诊断、环境管理和医疗保健中的潜力[36]、[37]、[38]、[39]、[40]、[41]。由于传感器技术的最新进展，传统的电化学仪器现在太大，无法在分析实验室之外的实际环境中使用[42]、[43]、[44]。因此，基于微控制器的甚至可穿戴的便携式手持仪器正在取代此类设备，允许在实验室外进行测量而不牺牲性能[45]、[46]、[47]。通过提高灵敏度、选择性和功能性，纳米材料对于生物传感至关重要。由于它们具有高表面积与体积比、优异的导电性和可调的光学和电子特性，纳米材料非常适合检测低浓度的生物分子[48]、[49]、[50]、[51]。此外，它们有助于创建多功能、微型化的生物传感器，用于POC和实时诊断。此外，它们通过与生物系统的相互作用提高了生物相容性，扩展了在食品安全、环境管理和医疗保健方面的应用机会[3]、[52]、[53]、[54]。在设计用于临床和生物医学诊断的基于纳米材料的可穿戴微生物传感器时，需要克服各种障碍[55]、[56]、[57]、[58]、[59]、[60]、[61]、[62]。
工程纳米结构是创建新的POC和可穿戴生物传感器的理想候选材料，因为它们具有所需的高纵横比、巨大的催化活性表面积、良好的化学稳定性和生物相容性（一旦与基底材料或电极结合[63]、[64]、[65]）。一致合成和功能化纳米材料具有挑战性，这会导致传感器性能的差异。确保纳米材料在复杂生物环境中的生物相容性和稳定性仍然是一个重大障碍。为了将微生物传感器集成到POC设备和智能传感器中，可扩展性和经济制造是必要的，尽管这些目标尚未完全实现。在临床环境中，由于长期操作稳定性和非特异性生物分子的信号干扰，准确性也会降低。本综述批判性地评估了使用先进纳米材料的智能可穿戴电化学微生物传感器在临床和生物医学诊断中的应用，重点关注微型电极、实时操作和在多种生物流体中的即时检测。与最近发表的专注于可穿戴传感器、特定纳米材料或单一分析物类别的现有综述[66]、[67]、[68]不同，本研究独特地将柔性纳米材料（MXenes、硼烯、3D石墨烯等）、微传感器架构、临床验证和IoMT/AI准备性统一在一个框架内。它桥接了临床诊断和生物医学传感，强调了结构-性能关系、制造工艺性和长期稳定性。特别是，纳米材料衍生的电化学微生物传感器的进展，包括智能传感器、可穿戴传感器、植入式传感器和POC检测，在微尺度尺寸上对传感电极材料的微型化以及相关的化学和物理过程方面取得了进展，同时还提供了许多与临床和生物医学设备技术相关的例子。此外，还讨论了这一研究领域的挑战和前景。
