Wearable drug monitoring targeting epidermally retrievable biofluids (e.g., sweat) can enable a variety of applications, including drug compliance/abuse monitoring and personalized therapeutic drug dosing. In that regard, voltammetry-based approaches are suitable because they uniquely leverage the electroactive nature of target drug molecules for quantification, eliminating the reliance on the availability of recognition elements. However, to adapt such approaches for the envisioned application, three main challenges must be addressed: (1) constructing a sensitive voltammetric sensing interface with high signal-to-background ratio, (2) decoupling the confounding effect of endogenous electroactive species (naturally present in complex biofluid matrices) and baseline variation, and (3) realizing wireless voltammetric excitation and signal acquisition/transmission. To this end, first, a framework for the quantification of electroactive drugs is presented, which centers on the evaluation and determination of suitable sensing electrodes and characterization of the interference from a panel of physiologically relevant electroactive species. This framework was utilized to establish the design space and operational settings for the development of a coupled sensing system and analytical framework to render sample-to-answer drug readouts in complex biofluid matrices. The presented design framework and sensing system can serve as a basis for future wearable sensor development efforts aiming to monitor electroactive species such as pharmaceutical molecules.

中文翻译：

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无创可穿戴电活性药物监测的设计框架和传感系统。

针对表皮可回收生物流体（例如汗液）的可穿戴药物监控可实现多种应用，包括药物依从性/滥用监测和个性化治疗性药物剂量。在这方面，基于伏安法的方法是合适的，因为它们独特地利用了目标药物分子的电活性性质进行定量，从而消除了对识别元素可用性的依赖。但是，要使这种方法适合预期的应用，必须解决三个主要挑战：（1）构建具有高信噪比的灵敏伏安传感接口；（2）消除内源性电活性物质（自然存在）的混杂效应在复杂的生物流体基质中）和基线变化，（3）实现无线伏安激发和信号采集/传输。为此，首先，提出了一种电活性药物定量的框架，该框架的重点是评估和确定合适的传感电极，以及表征一组生理相关的电活性物质的干扰。利用该框架来建立设计空间和操作环境，以开发耦合的传感系统和分析框架，以在复杂的生物流体基质中实现从样品到答案的药物读数。提出的设计框架和传感系统可以作为未来可穿戴传感器开发工作的基础，这些工作旨在监测电活性物质（例如药物分子）。提出了一种电活性药物定量的框架，该框架的重点是评估和确定合适的传感电极，以及表征一组生理相关的电活性物质的干扰。利用该框架来建立设计空间和操作环境，以开发耦合的传感系统和分析框架，以在复杂的生物流体基质中实现从样品到答案的药物读数。提出的设计框架和传感系统可以作为未来可穿戴传感器开发工作的基础，这些工作旨在监测电活性物质（例如药物分子）。提出了一种电活性药物定量的框架，该框架的重点是评估和确定合适的传感电极，以及表征一组生理相关的电活性物质的干扰。利用该框架来建立设计空间和操作环境，以开发耦合的传感系统和分析框架，以在复杂的生物流体基质中实现从样品到答案的药物读数。提出的设计框架和传感系统可以作为未来可穿戴传感器开发工作的基础，这些工作旨在监测电活性物质（例如药物分子）。重点在于评估和确定合适的感应电极，以及表征一组生理相关的电活性物质的干扰。利用该框架来建立设计空间和操作环境，以开发耦合的传感系统和分析框架，以在复杂的生物流体基质中实现从样品到答案的药物读数。提出的设计框架和传感系统可以作为未来可穿戴传感器开发工作的基础，这些工作旨在监测电活性物质（例如药物分子）。重点是评估和确定合适的感应电极，以及表征一组生理相关的电活性物质的干扰。利用该框架来建立设计空间和操作环境，以开发耦合的传感系统和分析框架，从而在复杂的生物流体基质中实现从样品到答案的药物读数。提出的设计框架和传感系统可以作为未来可穿戴传感器开发工作的基础，这些工作旨在监测电活性物质（例如药物分子）。利用该框架来建立设计空间和操作环境，以开发耦合的传感系统和分析框架，从而在复杂的生物流体基质中实现从样品到答案的药物读数。提出的设计框架和传感系统可以作为未来可穿戴传感器开发工作的基础，这些工作旨在监测电活性物质（例如药物分子）。利用该框架来建立设计空间和操作环境，以开发耦合的传感系统和分析框架，从而在复杂的生物流体基质中实现从样品到答案的药物读数。提出的设计框架和传感系统可以作为未来可穿戴传感器开发工作的基础，这些工作旨在监测电活性物质（例如药物分子）。