ABSTRACT A paper-based electrode is a very attractive component for a disposable, nontoxic, and flexible biosensor. In particular, wearable biosensors, which have recently been attracting interest, not only require these characteristics of paper-based electrodes but must also be able to detect various ions and biomolecules in biological fluids. In this paper, we demonstrate the detection ability of paper-based metal electrodes for wearable biosensors as part of a wireless potentiometric measurement system, focusing on the detection of pH and sodium ions. The paper-based metal electrodes were obtained by simply coating a silicone-rubber-coated paper sheet with a Au (/Cr) thin film by sputtering then modifying it with different functional membranes such as an oxide membrane (Ta2O5) and a fluoropolysilicone (FPS)-based Na+-sensitive membrane, corresponding to the targeted ions. Satisfactory and stable detection sensitivities of the modified paper-based Au electrodes were obtained over several weeks even when they were bent to a radius of curvature in the range of 6.5 to 25 mm, assuming use in a flexible body patch biosensor. Moreover, the Na+ concentration in a sweat sample was evaluated using the paper-based Au electrode with the FPS-based Na+-sensitive membrane in a wireless and real-time manner while the electrode was bent. Thus, owing to their complex mesh structure, flexible paper sheets should be suitable for use as potentiometric electrodes for wearable wireless biosensors.

中文翻译：

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用于电位可穿戴无线生物传感的生物相容性和柔性纸基金属电极

摘要 纸基电极是一种非常有吸引力的一次性、无毒和柔性生物传感器的组件。特别是最近引起关注的可穿戴生物传感器不仅需要纸基电极的这些特性，而且还必须能够检测生物体液中的各种离子和生物分子。在本文中，我们展示了用于可穿戴生物传感器的纸基金属电极的检测能力，作为无线电位测量系统的一部分，重点是检测 pH 值和钠离子。纸基金属电极是通过简单地通过溅射在硅橡胶涂层纸上涂上 Au (/Cr) 薄膜，然后用不同的功能膜如氧化膜 (Ta2O5) 和氟聚硅氧烷 (FPS) 对其进行改性而获得的。 ) 型 Na+ 敏感膜，对应于目标离子。假设在柔性身体贴片生物传感器中使用，即使弯曲到 6.5 至 25 毫米范围内的曲率半径，也能在数周内获得令人满意且稳定的改性纸基 Au 电极的检测灵敏度。此外，当电极弯曲时，使用带有 FPS 基 Na+ 敏感膜的纸基 Au 电极以无线和实时方式评估汗液样品中的 Na+ 浓度。因此，由于其复杂的网状结构，柔性纸片应适合用作可穿戴无线生物传感器的电位电极。假设在柔性身体贴片生物传感器中使用，即使弯曲到 6.5 至 25 毫米范围内的曲率半径，也能在数周内获得令人满意且稳定的改性纸基 Au 电极的检测灵敏度。此外，当电极弯曲时，使用带有 FPS 基 Na+ 敏感膜的纸基 Au 电极以无线和实时方式评估汗液样品中的 Na+ 浓度。因此，由于其复杂的网状结构，柔性纸片应适合用作可穿戴无线生物传感器的电位电极。假设在柔性身体贴片生物传感器中使用，即使弯曲到 6.5 至 25 毫米范围内的曲率半径，也能在数周内获得令人满意且稳定的改性纸基 Au 电极的检测灵敏度。此外，当电极弯曲时，使用带有 FPS 基 Na+ 敏感膜的纸基 Au 电极以无线和实时方式评估汗液样品中的 Na+ 浓度。因此，由于其复杂的网状结构，柔性纸片应适合用作可穿戴无线生物传感器的电位电极。当电极弯曲时，使用纸基 Au 电极和 FPS 基 Na+ 敏感膜以无线和实时方式评估汗液样品中的 Na+ 浓度。因此，由于其复杂的网状结构，柔性纸片应适合用作可穿戴无线生物传感器的电位电极。当电极弯曲时，使用纸基 Au 电极和 FPS 基 Na+ 敏感膜以无线和实时方式评估汗液样品中的 Na+ 浓度。因此，由于其复杂的网状结构，柔性纸片应适合用作可穿戴无线生物传感器的电位电极。