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“传统传感器的制造，大多涉及手工修饰电极，步骤繁琐且一致性差，难以规模化应用。”王敏强向DeepTech表示，“我们正是要针对性地解决传感器制造和性能上的这些痛点。”
为了突破这些限制，该课题组从底层设计了一种全新的纳米颗粒结构，巧妙地将分子识别和信号传导两种功能集成到一个稳定、可打印的单元中。其核心创新在于一种精巧的核壳结构。
图丨可打印的分子选择性核壳纳米颗粒，用于可穿戴和植入式生物传感（来源：
Nature Materials
）
纳米颗粒的核心部分，是由六氰合铁酸镍（NiHCF，Nickel Hexacyanoferrate）构成的立方体结构。NiHCF属于普鲁士蓝类似物（PBA，Prussian Blue Analogue）家族，这类材料以其优异的电化学活性而闻名——它们可以轻易地得到或失去电子，从而产生可测量的电信号。虽然常见的普鲁士蓝（六氰合铁酸铁，FeHCF）也常被用于传感器，但研究人员发现，它在生理相关的缓冲盐溶液或人造汗液等环境中长期稳定性欠佳，经过多次电化学循环后会出现信号衰减和结构破坏。
而镍六氰合铁酸盐（NiHCF）则展现出显著更高的电化学稳定性，即使在5000次循环伏安法扫描后仍能保持其立方结构，并且几乎没有降解。
X射线衍射分析进一步证实，NiHCF即使在5000次循环伏安法扫描后仍保持其立方结构，而CoHCF和CuHCF则经历了显著的晶体结构完整性损失。这种高稳定性可归因于离子（如Na
+
、K
+
）插入/提取过程中的增强晶格稳定性，由于在普鲁士蓝中将Fe替换为小半径金属原子（如Ni）而产生的零应变特性。
包裹在稳定NiHCF核心外的是一层薄而多孔的“外壳”，由分子印迹聚合物（MIP，Molecularly Imprinted Polymer）构成。MIP提供了高度选择性的目标分子识别能力。研究人员通过一种标准化的体聚合方法合成了MIP/NiHCF核壳结构纳米粒子，根据不同的目标分子（如抗坏血酸、色氨酸、肌酐等）选择合适的单体（如甲基丙烯酸、丙烯酰胺或 4-乙烯基苯甲酸）。扫描透射电子显微镜和能量色散X射线光谱表征显示，MIP/NiHCF纳米粒子具有均匀分布的Ni和Fe元素在立方核心内，以及来自MIP的氧元素分布在整个纳米粒子表面。
图丨双功能核壳纳米颗粒的设计与表征，用于靶向识别和信号转导（来源：
Nature Materials
）
这种核壳结构的设计为传感器提供了独特的工作机制：一旦目标分子吸附在MIP壳的结合位点上，会阻碍NiHCF核心和生物液体之间的电子转移，从而减少氧化还原信号，这种变化可通过差分脉冲伏安法进行量化。
