可穿戴設備通過對人體參數和生物體液(如唾液、眼淚、汗水和呼吸)進行適形監測，對人體生理和表現進行無創監測，前景廣闊，在個性化監測和醫療保健領域引起了極大的興趣。在這個應用領域中，電化學、微流體，特別是柔韌的表皮電子學的結合為各種應用提供了新的機會和複雜的界面展示。儘管在這一領域取得了相當大的進展，但生理環境和生物/非生物界面的複雜性仍使研究人員面臨諸多挑戰。
塔夫斯大學工程學院的研究人員開發了一種基於生物材料的墨水，這種墨水可以通過改變顏色來對從身體(比如汗液和其他生物體液)或周圍環境中釋放的化學物質做出反應並進行量化。這些油墨可以以複雜的圖案和高解析度用絲網印刷在紡織品上，如衣服、鞋子，甚至是口罩上，為身體對化學物質的暴露和反應提供詳細圖案。該項研究成果以「Large-Scale Patterning of Reactive Surfaces for Wearable and Environmentally Deployable Sensors」為題發表在國際著名期刊Adv. Mater. 上。
圖1-它可以同時檢測和量化廣泛的生理狀況、分子，甚至可能是通過傳統的服裝和制服來檢測和量化身體表面的病原體。用pH敏感生物活性墨水列印的T恤可以提供使用者的pH反應地圖。不同的生物活性墨水可以檢測到身體或周圍環境釋放的其他分子。
傳感服裝的組成部分是生物活化的絲質墨水。這些油墨配方中的可溶性絲質底物可以通過嵌入各種「報告」分子來進行修改，這些「報告」分子包括pH敏感指標，或乳酸氧化酶等用於指示汗液中乳酸水平的酶。前者可以作為皮膚健康或脫水的指標，而後者可以表明佩戴者的疲勞程度。
由於絲素蛋白的多功能性，可以用化學敏感染料、酶、抗體等活性分子對其進行修飾，從而產生許多其他的油墨衍生物。雖然報告分子本身是不穩定的，但當它們嵌入到油墨配方中的絲素蛋白中時，就會變得耐貯存。
該油墨是通過與增稠劑(海藻酸鈉)和增塑劑(甘油)結合而配製的，用於絲網印刷應用。可絲網印刷的生物墨水可以像任何為絲網印刷開發的油墨一樣使用，因此不僅可以應用在衣服上，還可以應用在木材、塑料和紙張等各種表面上，產生從數百微米到數十米的圖案。油墨顏色的變化可以為分析物的存在或不存在提供視覺線索，使用相機成像分析掃描服裝或其他材料可以在數量和高解析度亞毫米地圖上收集更精確的信息。
圖2-不同尺寸保形界面的絲網印刷。a)展示通過絲網印刷製作生物材料油墨和不同類型基質(如紡織品、紙張等)圖案的步驟的示意圖。b)雙縐絲網印花圖案的解析度(即:，範圍從1.25毫米到250焦距m)。c - e)以色塊(c)、圍巾(d)和掛毯(e)的形式絲網印刷的感應pH值紡織品的例子。
這項技術建立在早期研究的基礎上，這些研究人員開發了用於噴墨列印的生物活性絲綢墨水，用於創建培養皿、紙張傳感器和可以通過改變顏色顯示細菌汙染的實驗室手套。
通過絲網印刷將生物活性墨水集成在一起，為大規模生產反應靈敏、柔軟、可穿戴的分布式傳感界面開闢了一個前景廣闊的方向。基於生物活性生物材料的油墨配方可以以高度可複製的方式列印在各種表面上，包括紙張、聚合物基質或紡織品，覆蓋的面積從毫米到幾米，解析度在數百微米，實現了界面的分布式化學繪圖。可以用來獲取信息來評估佩戴者的狀態和/或周圍的環境，更好地提高運動性能和/或監視一個人的健康狀況。通過選擇傳感墨水的特定組合，將這些分布式戰略擴展到人體之外，還可以為環境監測和多種應用的傳感提供新方法，包括空氣品質、流行病學或疾病跟蹤等。
論文連結
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202001258
https://now.tufts.edu/news-releases/new-smart-fabrics-bioactive-inks-monitor-body-and-environment-changing-color