Intelligent fibers and textiles for wearable biosensors

Abstract

In conjunction with the advancement of digital healthcare, the field of wearable biosensors has experienced rapid growth in recent years and is projected to expand further in the coming years. As wearable biosensors enter their next phase, emphasis is increasingly placed on developing comfortable, breathable, washable, and lightweight intelligent fibers and textiles as key components. This review examines the contributions of both natural and synthetic fibers and textiles to wearable biosensors. The structure and preparation process of intelligent fibers and textiles are systematically elucidated, including the development of the conductive layer. Additionally, key micro–nano technologies that have emerged in this domain are highlighted such as built-in power supplies, wireless data transmission, precise data analysis driven by artificial intelligence, and machine learning. Furthermore, advanced functionalities integrated into recent biosensing systems, such as heat management, real-time displays, and human–machine interaction are summarized. Moreover, the applications of fiber-based wearable biosensors for monitoring biophysical and biochemical signals are presented. Finally, the challenges faced by the community working on wearable sensors based on intelligent fibers and textiles are discussed alongside promising future directions.

Keywords

healthcare monitoring / intelligent fibers and textiles / nanomaterials / nanotechnology / wearable biosensor

References

[1] Y. A. Qadri, A. Nauman, Y. Bin Zikria, A. V. Vasilakos, S. W. Kim, IEEE Commun. Surv. Tut. 2020, 22, 1121.

[2] M. B. del Rosario, S. J. Redmond, N. H. Lovell, Sensors 2015, 15, 18901.

[3] H. Lee, T. K. Choi, Y. B. Lee, H. R. Cho, R. Ghaffari, L. Wang, H. J. Choi, T. D. Chung, N. S. Lu, T. Hyeon, S. H. Choi, D. H. Kim, Nat. Nanotechnol. 2016, 11, 566.

[4] Y. Khan, A. E. Ostfeld, C. M. Lochner, A. Pierre, A. C. Arias, Adv. Mater. 2016, 28, 4373.

[5] T. Saha, R. Del Cano, K. Mahato, E. De la Paz, C. R. Chen, S. C. Ding, L. Yin, J. Wang, Chem. Rev. 2023, 123, 7854.

[6] J. Y. Zhang, J. Xu, J. Lim, J. K. Nolan, H. Lee, C. H. Lee, Adv. Healthcare Mater. 2021, 10, 2100194.

[7] H. Lee, Y. J. Hong, S. Baik, T. Hyeon, D. H. Kim, Adv. Healthcare Mater. 2018, 7, 1701150.

[8] Y. Zhang, F. Fan, Y. Chai, X. Chen, Responsive Mater. 2024, 2, e20240006.

[9] M. Mansouri, S. Xue, M. D. Hussherr, T. Strittmatter, G. Camenisch, M. Fussenegger, Small 2021, 17, 2101939.

[10] B. Yin, X. M. Liu, H. Y. Gao, T. D. Fu, J. Yao, Nat. Commun. 2018, 9, 5161.

[11] J. Kim, M. Kim, M. S. Lee, K. Kim, S. Ji, Y. T. Kim, J. Park, K. Na, K. H. Bae, H. K. Kim, F. Bien, C. Y. Lee, J. U. Park, Nat. Commun. 2017, 8, 14997.

[12] J. R. Sempionatto, L. C. Brazaca, L. Garcia-Carmona, G. Bolat, A. S. Campbell, A. Martin, G. D. Tang, R. Shah, R. K. Mishra, J. Kim, V. Zucolotto, A. Escarpa, J. Wang, Biosens. Bioelectron. 2019, 137, 161.

[13] E. Sardini, M. Serpelloni, V. Pasqui, IEEE Trans. Instrum. Meas. 2015, 64, 439.

[14] A. R. Carr, Y. H. Patel, C. R. Neff, S. Charkhabi, N. E. Kallmyer, H. F. Angus, N. F. Reuel, NPJ Digit 2020, 3, 62.

[15] Z. H. Tang, S. H. Jia, F. Wang, C. S. Bian, Y. Y. Chen, Y. L. Wang, B. Li, ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 6624.

[16] C. Chen, J. Feng, J. Li, Y. Guo, X. Shi, H. Peng, Chem. Rev. 2022, 123, 613.

[17] Z. Gao, X. Xiao, A. D. Carlo, J. Yin, Y. Wang, L. Huang, J. Tang, J. Chen, Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2214265.

[18] X. Shi, Y. Zuo, P. Zhai, J. Shen, Y. Yang, Z. Gao, M. Liao, J. Wu, J. Wang, X. Xu, Q. Tong, B. Zhang, B. Wang, X. Sun, L. Zhang, Q. Pei, D. Jin, P. Chen, H. Peng, Nature 2021, 591, 240.

[19] W. Yang, S. Lin, W. Gong, R. Lin, C. Jiang, X. Yangg, Y. Hu, J. Wang, X. Xiao, K. Li, Q. Zhang, J. S. Ho, Y. Liu, C. Hou, H. Wang, Science 2024, 384, 74.

[20] L. Wang, X. Fu, J. He, X. Shi, T. Chen, P. Chen, B. Wang, H. Peng, Adv. Mater. 2019, 32, 1901971.

[21] H. Lu, M. Jian, Z. Yin, K. Xia, S. Shi, M. Zhang, H. Wang, X. Liang, W. Ma, X. Zhang, Y. Zhang, Adv. Fiber Mater. 2022, 4, 547.

[22] S. Ling, Q. Wang, D. Zhang, Y. Zhang, X. Mu, D. L. Kaplan, M. J. Buehler, Adv. Funct. Mater. 2017, 28, 1705291.

[23] T. Sun, B. Feng, J. Huo, Y. Xiao, W. Wang, J. Peng, Z. Li, C. Du, W. Wang, G. Zou, L. Liu, Nano-Micro Lett. 2023, 16, 14.

[24] X. Wu, X. Luo, Z. Song, Y. Bai, B. Zhang, G. Zhang, Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2303504.

[25] N. Dai, I. M. Lei, Z. Li, Y. Li, P. Fang, J. Zhong, Nano Energy 2023, 105, 108041.

[26] Y. Ma, W. Zeng, Y. Ba, Q. Luo, Y. Ou, R. Liu, J. Ma, Y. Tang, J. Hu, H. Wang, X. Tang, Y. Mu, Q. Li, Y. Chen, Y. Ran, Z. Xiang, H. Xu, Nat. Commun. 2022, 13, 3316.

[27] C. Wang, K. Xia, M. Zhang, M. Jian, Y. Zhang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 39484.

[28] S. Li, H. Wang, W. Ma, L. Qiu, K. Xia, Y. Zhang, H. Lu, M. Zhu, X. Liang, X. E. Wu, H. Liang, Y. Zhang, Sci. Adv. 2023, 9, eadh0615.

[29] X. Liang, A. Fan, Z. Li, N. Wei, W. Fan, H. Liang, H. Wang, P. Bi, S. Li, X. E. Wu, H. Lu, Q. Hao, X. Zhang, Y. Zhang, Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2111121.

[30] Q. Wang, S. Ling, X. Liang, H. Wang, H. Lu, Y. Zhang, Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1808695.

[31] D. Wang, L. Wang, Z. Lou, Y. Zheng, K. Wang, L. Zhao, W. Han, K. Jiang, G. Shen, Nano Energy 2020, 78, 105252.

[32] L. Meng, Q. Fu, S. Hao, F. Xu, J. Yang, Chem. Eng. J. 2022, 427, 131999.

[33] J. J. Xue, T. Wu, Y. Q. Dai, Y. N. Xia, Chem. Rev. 2019, 119, 5298.

[34] T. Xing, A. He, Z. Huang, Y. Luo, Y. Zhang, M. Wang, Z. Shi, G. Ke, J. Bai, S. Zhao, F. Chen, W. Xu, Chem. Eng. J. 2023, 474, 145534.

[35] J. D. Shi, S. Liu, L. S. Zhang, B. Yang, L. Shu, Y. Yang, M. Ren, Y. Wang, J. W. Chen, W. Chen, Y. Choi, X. M. Tao, Adv. Mater. 2020, 32, 1901958.

[36] F. Shahzad, M. Alhabeb, C. B. Hatter, B. Anasori, S. M. Hong, C. M. Koo, Y. Gogotsi, Science 2016, 353, 1137.

[37] Y. Lin, Q. Yin, H. Jia, Q. Ji, J. Wang, Chem. Eng. J. 2024, 487, 150777.

[38] Y. J. Zheng, R. Yin, Y. Zhao, H. Liu, D. B. Zhang, X. Z. Shi, B. Zhang, C. T. Liu, C. Y. Shen, Chem. Eng. J. 2021, 420, 127720.

[39] D. X. Ji, Y. G. Lin, X. Y. Guo, B. Ramasubramanian, R. W. Wang, N. Radacsi, R. Jose, X. H. Qin, S. Ramakrishna, Nat. Rev. Methods Primers 2024, 4, 1.

[40] Z. Hou, X. Liu, M. Tian, X. Zhang, L. Qu, T. Fan, J. Miao, J. Mater. Chem. A 2023, 11, 17336.

[41] J. C. Li, J. Yin, M. G. V. Wee, A. Chinnappan, S. Ramakrishna, Adv. Fiber Mater. 2023, 5, 1417.

[42] X. C. Mei, J. Yang, J. Liu, Y. C. Li, Chem. Eng. J. 2023, 454, 140248.

[43] X. H. Cui, J. W. Chen, W. Wu, Y. Liu, H. D. Li, Z. G. Xu, Y. T. Zhu, Nano Energy 2022, 95, 107022.

[44] H. Y. Ren, L. M. Zheng, G. R. Wang, X. Gao, Z. J. Tan, J. Y. Shan, L. Z. Cui, K. Li, M. Q. Jian, L. C. Zhu, Y. Y. Zhang, H. L. Peng, D. Wei, Z. F. Liu, ACS Nano 2019, 13, 5541.

[45] J. W. Gao, Y. B. Fan, Q. T. Zhang, L. Luo, X. Q. Hu, Y. Li, J. C. Song, H. J. Jiang, X. Y. Gao, L. Zheng, W. Zhao, Z. H. Wang, W. Ai, Y. Wei, Q. B. Lu, M. Z. Xu, Y. T. Wang, W. T. Song, X. W. Wang, W. Huang, Adv. Mater. 2022, 34, 2107511.

[46] X. Wei, M. Zhu, J. Li, L. Liu, J. Yu, Z. Li, B. Ding, Nano Energy 2021, 85, 106031.

[47] K. Q. Chang, M. H. Guo, L. Pu, J. C. Dong, L. Li, P. M. Ma, Y. P. Huang, T. X. Liu, Chem. Eng. J. 2023, 451, 138578.

[48] D. Y. Wang, D. Z. Zhang, P. Li, Z. M. Yang, Q. A. Mi, L. D. Yu, Nano-Micro Lett. 2021, 13, 57.

[49] B. H. Wang, A. Thukral, Z. Q. Xie, L. M. Liu, X. N. Zhang, W. Huang, X. G. Yu, C. J. Yu, T. J. Marks, A. Facchetti, Nat. Commun. 2020, 11, 2405.

[50] D. H. Ho, S. Cheon, P. Hong, J. H. Park, J. W. Suk, D. H. Kim, J. T. Han, J. H. Cho, Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1900025.

[51] L. J. Zheng, M. M. Zhu, B. H. Wu, Z. L. Li, S. T. Sun, P. Y. Wu, Sci. Adv. 2021, 7, eabg4041.

[52] S. Seyedin, S. Uzun, A. Levitt, B. Anasori, G. Dion, Y. Gogotsi, J. M. Razal, Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1910504.

[53] L. Y. Z Shuai, Z. H. Guo, P. P. Zhang, J. M. Wan, X. Pu, Z. L. Wang, Nano Energy 2020, 78, 105389.

[54] L. Gao, Y. Liu, Z. Wang, Y. He, P. Wang, Y. Li, L. Li, X. Yu, J. Yu, IEEE Trans. Electron. Dev. 2021, 68, 5765.

[55] X. L. Hu, M. W. Tian, T. L. Xu, X. T. Sun, B. Sun, C. C. Sun, X. Q. Liu, X. J. Zhang, L. J. Qu, ACS Nano 2020, 14, 559.

[56] K. Jin, S. Eyer, W. Dean, D. Kitto, F. S. Bates, C. J. Ellison, Ind. Eng. Chem. Res. 2019, 59, 5238.

[57] H. L. Wang, X. Zhang, N. Wang, Y. Li, X. Feng, Y. Huang, C. S. Zhao, Z. L. Liu, M. H. Fang, G. Ou, H. J. Gao, X. Y. Li, H. Wu, Sci. Adv. 2017, 3, e1603170.

[58] Y. Wang, T. Yokota, T. Someya, NPG Asia Mater. 2021, 13, 22.

[59] D. Li, Y. Xia, Adv. Mater. 2004, 16, 1151.

[60] Z. W. Li, Z. W. Cui, L. H. Zhao, N. Hussain, Y. Z. Zhao, C. Yang, X. Y. Jiang, L. Li, J. A. Song, B. P. Zhang, Z. K. Cheng, H. Wu, Sci. Adv. 2022, 8, eabn3690.

[61] Y. Q. Zheng, X. L. Zhong, Z. Y. Li, Y. N. Xia, Part. Part. Sys. Character 2014, 31, 266.

[62] B. Wiley, Y. G. Sun, Y. N. Xia, Acc. Chem. Res. 2007, 40, 1067.

[63] B. S. Kim, S. W. Lee, H. Yoon, M. S. Strano, Y. Shao-Horn, P. T. Hammond, Chem. Mater. 2010, 22, 4791.

[64] K. S. Kim, Y. Zhao, H. Jang, S. Y. Lee, J. M. Kim, K. S. Kim, J. H. Ahn, P. Kim, J. Y. Choi, B. H. Hong, Nature 2009, 457, 706.

[65] M. Park, Y. J. Park, X. Chen, Y. K. Park, M. S. Kim, J. H. Ahn, Adv. Mater. 2016, 28, 2556.

[66] Y. Dai, P. Lu, Z. Cao, C. T. Campbell, Y. Xia, Chem. Soc. Rev. 2018, 47, 4314.

[67] Y. Yu, J. Nassar, C. H. Xu, J. H. Min, Y. R. Yang, A. Dai, R. Doshi, A. Huang, Y. Song, R. Gehlhar, A. D. Ames, W. Gao, Sci. Robot. 2020, 5, eaaz7946.

[68] I. You, B. Kim, J. Park, K. Koh, S. Shin, S. Jung, U. Jeong, Adv. Mater. 2016, 28, 6359.

[69] F. Alhashmi Alamer, G. A. Almalki, Polymers 2022, 14, 5376.

[70] X. Y. Xue, Z. Qu, Y. M. Fu, B. W. Yu, L. L. Xing, Y. Zhang, Nano Energy 2016, 26, 148.

[71] M. F. L. De Volder, S. H. Tawfick, R. H. Baughman, A. J. Hart, Science 2013, 339, 535.

[72] S. Ma, P. Xue, Y. Tang, R. Bi, X. Xu, L. Wang, Q. Li, Responsive Mater. 2024, 2, e20230026.

[73] M. Khazaei, M. Arai, T. Sasaki, C. Y. Chung, N. S. Venkataramanan, M. Estili, Y. Sakka, Y. Kawazoe, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 2185.

[74] Y. P. Zhang, L. L. Wang, L. J. Zhao, K. Wang, Y. Q. Zheng, Z. Y. Yuan, D. Y. Wang, X. Y. Fu, G. Z. Shen, W. Han, Adv. Mater. 2021, 33, 2007890.

[75] M. Xu, D. Obodo, V. K. Yadavalli, Biosens. Bioelectron. 2019, 124, 96.

[76] S. Noimark, R. J. Colchester, R. K. Poduval, E. Maneas, E. J. Alles, T. R. Zhao, E. Z. Zhang, M. Ashworth, E. Tsolaki, A. H. Chester, N. Latif, S. Bertazzo, A. L. David, S. Ourselin, P. C. Beard, I. P. Parkin, I. Papakonstantinou, A. E. Desjardins, Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1704919.

[77] L. Y. Meng, A. P. F. Turner, W. C. Mak, Biotechnol. Adv. 2020, 39, 107398.

[78] L. Kou, T. Q. Huang, B. N. Zheng, Y. Han, X. L. Zhao, K. Gopalsamy, H. Y. Sun, C. Gao, Nat. Commun. 2014, 5, 3754.

[79] S. Cinti, D. Moscone, F. Arduini, Nat. Protoc. 2019, 14, 2437.

[80] J. Q. Xiong, J. Chen, P. S. Lee, Adv. Mater. 2021, 33, 2002640.

[81] M. Bariya, Z. Shahpar, H. Park, J. Sun, Y. Jung, W. Gao, H. Y. Y. Nyein, T. S. Liaw, L. C. Tai, Q. P. Ngo, M. Chao, Y. Zhao, M. Hettick, G. Cho, A. Javey, ACS Nano 2018, 12, 6978.

[82] S. Seyedin, P. Zhang, M. Naebe, S. Qin, J. Chen, X. A. Wang, J. M. Razal, Mater. Horiz. 2019, 6, 219.

[83] J. Lee, H. Kwon, J. Seo, S. Shin, J. H. Koo, C. Pang, S. Son, J. H. Kim, Y. H. Jang, D. E. Kim, T. Lee, Adv. Mater. 2015, 27, 2433.

[84] W. Li, M. Xu, J. Gao, X. Zhang, H. Huang, R. Zhao, X. Zhu, Y. Yang, L. Luo, M. Chen, H. Ji, L. Zheng, X. Wang, W. Huang, Adv. Mater. 2022, 35, 2207447.

[85] K. J. Chen, L. Zhang, X. Kuang, V. Li, M. Lei, G. Z. Kang, Z. L. Wang, H. J. Qi, Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1903568.

[86] Y. Wang, Y. Yuan, H. Geng, W. Yang, X. Chen, Adv. Funct. Mater. 2024.

[87] S. Roy, K. A. Deo, H. P. Lee, J. Soukar, M. Namkoong, L. Tian, A. Jaiswal, A. K. Gaharwar, Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2313575.

[88] Y. C. Wu, Y. Zeng, Y. Z. Chen, C. Li, R. H. Qiu, W. D. Liu, Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2107202.

[89] B. H. Liang, B. F. Huang, J. K. He, R. L. Yang, C. C. Zhao, B. R. Yang, A. Y. Cao, Z. K. Tang, X. C. Gui, Nano Res. 2022, 15, 3614.

[90] X. Zhou, S. Fang, X. Leng, Z. Liu, R. H. Baughman, Acc. Chem. Res. 2021, 54, 2624.

[91] L. Y. Wang, S. L. Xie, Z. Y. Wang, F. Liu, Y. F. Yang, C. Q. Tang, X. Y. Wu, P. Liu, Y. J. Li, H. Saiyin, S. Zheng, X. M. Sun, F. Xu, H. B. Yu, H. S. Peng, Nat. Biomed. Eng. 2020, 4, 159.

[92] G. J. Liang, M. Yi, H. B. Hu, K. Ding, L. Wang, H. B. Zeng, J. Tang, L. Liao, C. W. Nan, Y. B. He, C. H. Ye, Adv. Electron. Mater. 2017, 3, 1700401.

[93] M. M. Hu, Z. J. Li, G. X. Li, T. Hu, C. Zhang, X. H. Wang, Adv. Mater. Technol. 2017, 2, 1700143.

[94] J. Lee, S. Jeon, H. Seo, J. T. Lee, S. Park, Appl. Sci.s-Basel 2021, 11, 531.

[95] S. W. Pan, Z. B. Yang, P. N. Chen, J. Deng, H. P. Li, H. S. Peng, Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 6110.

[96] K. Y. Meng, S. L. Zhao, Y. H. Zhou, Y. F. Wu, S. L. Zhang, Q. He, X. Wang, Z. H. Zhou, W. J. Fan, X. L. Tan, J. Yang, J. Chen, Matter 2020, 2, 896.

[97] W. Wang, A. Yu, J. Zhai, Z. L. Wang, Adv. Fiber Mater. 2021, 3, 394.

[98] H. C. Ates, P. Q. Nguyen, L. Gonzalez-Macia, E. Morales-Narváz, F. Guder, J. J. Collins, C. Dincer, Nat. Rev. Mater. 2022, 7, 887.

[99] J. Briscoe, S. Dunn, Nano Energy 2015, 14, 15.

[100] F. R. Fan, Z. Q. Tian, Z. L. Wang, Nano Energy 2012, 1, 328.

[101] T. Lv, R. Cheng, C. Wei, E. Su, T. Jiang, F. Sheng, X. Peng, K. Dong, Z. L. Wang, Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2301178.

[102] I. Jeerapan, J. R. Sempionatto, A. Pavinatto, J. M. You, J. Wang, J. Mater. Chem. A 2016, 4, 18342.

[103] C. S. Kim, H. M. Yang, J. Lee, G. S. Lee, H. Choi, Y. J. Kim, S. H. Lim, S. H. Cho, B. J. Cho, ACS Energy Lett. 2018, 3, 501.

[104] T. X. Nan, H. Lin, Y. Gao, A. Matyushov, G. L. Yu, H. H. Chen, N. Sun, S. J. Wei, Z. G. Wang, M. H. Li, X. J. Wang, A. Belkessam, R. D. Guo, B. Chen, J. Zhou, Z. Y. Qian, Y. Hui, M. Rinaldi, M. E. McConney, B. M. Howe, Z. Q. Hu, J. G. Jones, G. J. Brown, N. X. Sun, Nat. Commun. 2017, 8, 296.

[105] L. Manjakkal, L. Yin, A. Nathan, J. S. Wang, R. Dahiya, Adv. Mater. 2021, 33, 2100899.

[106] Y. Song, D. Mukasa, H. X. Zhang, W. Gao, Acc. Mater. Res. 2021, 2, 184.

[107] N. N. Zhang, F. Huang, S. L. Zhao, X. H. Lv, Y. H. Zhou, S. W. Xiang, S. M. Xu, Y. Z. Li, G. R. Chen, C. Y. Tao, Y. Nie, J. Chen, X. Fan, Matter 2020, 2, 1260.

[108] E. G. Jeong, Y. Jeon, S. H. Cho, K. C. Choi, Energy Environ. Sci. 2019, 12, 1878.

[109] X. Wang, Z. L. Wang, Y. Yang, Nano Energy 2016, 26, 164.

[110] M. Song, P. Jayathurathnage, E. Zanganeh, M. Krasikova, P. Smirnov, P. Belov, P. Kapitanova, C. Simovski, S. Tretyakov, A. Krasnok, Nat. Electron. 2021, 4, 707.

[111] J. Das, Y. Y. Song, N. Mo, P. Krivosik, C. E. Patton, Adv. Mater. 2009, 21, 2045.

[112] W. Gao, S. Emaminejad, H. Y. Y. Nyein, S. Challa, K. V. Chen, A. Peck, H. M. Fahad, H. Ota, H. Shiraki, D. Kiriya, D. H. Lien, G. A. Brooks, R. W. Davis, A. Javey, Nature 2016, 529, 509.

[113] Y. T. Kwon, Y. S. Kim, S. Kwon, M. Mahmood, H. R. Lim, S. W. Park, S. O. Kang, J. J. Choi, R. Herbert, Y. C. Jang, Y. H. Choa, W. H. Yeo, Nat. Commun. 2020, 11, 3450.

[114] A. Martín, J. Kim, J. F. Kurniawan, J. R. Sempionatto, J. R. Moreto, G. D. Tang, A. S. Campbell, A. Shin, M. Y. Lee, X. F. Liu, J. Wang, ACS Sens. 2017, 2, 1860.

[115] K. Lee, X. Y. Ni, J. Y. Lee, H. Arafa, D. J. Pe, S. Xu, R. Avila, M. Irie, J. H. Lee, R. L. Easterlin, D. H. Kim, H. U. Chung, O. O. Olabisi, S. Getaneh, E. Chung, M. Hill, J. Bell, H. Jang, C. Liu, J. B. Park, J. Kim, S. B. Kim, S. Mehta, M. Pharr, A. Tzavelis, J. T. Reeder, I. Huang, Y. J. Deng, Z. Q. Xie, C. R. Davies, Y. G. Huang, J. A. Rogers, Nat. Biomed. Eng. 2020, 4, 148.

[116] H. U. Chung, B. H. Kim, J. Y. Lee, J. Lee, Z. Q. Xie, E. M. Ibler, K. Lee, A. Banks, J. Y. Jeong, J. Kim, C. Ogle, D. Grande, Y. Yu, H. Jang, P. Assem, D. Ryu, J. W. Kwak, M. Namkoong, J. B. Park, Y. Lee, D. H. Kim, A. Ryu, J. Jeong, K. You, B. W. Ji, Z. J. Liu, Q. Z. Huo, X. Feng, Y. J. Deng, Y. S. Xu, K. I. Jang, J. Kim, Y. H. Zhang, R. Ghaffari, C. M. Rand, M. Schau, A. Hamvas, D. E Weese-Mayer, Y. G. Huang, S. M. Lee, C. H. Lee, N. R. Shanbhag, A. S. Paller, S. Xu, J. A. Rogers, Science 2019, 363, eaau0780.

[117] M. Ku, J. Kim, J. E. Won, W. Kang, Y. G. Park, J. Park, J. H. Lee, J. Cheon, H. H. Lee, J. U. Park, Sci. Adv. 2020, 6, eabb2891.

[118] S. M. Niu, N. Matsuhisa, L. Beker, J. X. Li, S. H. Wang, J. C. Wang, Y. W. Jiang, X. Z. Yan, Y. J. Yun, W. Burnetts, A. S. Y. Poon, J. B. H. Tok, X. D. Chen, Z. N. Bao, Nat. Electron. 2019, 2, 361.

[119] Y. Kim, J. M. Suh, J. Shin, Y. Liu, H. Yeon, K. Qiao, H. S. Kum, C. Kim, H. E. Lee, C. Choi, H. Kim, D. Lee, J. Lee, J. H. Kang, B. I. Park, S. Kang, J. Kim, S. Kim, J. A. Perozek, K. Wang, Y. Park, K. Kishen, L. Kong, T. Palacios, J. Park, M. C. Park, H. J. Kim, Y. S. Lee, K. Lee, S. H. Bae, W. Kong, J. Han, J. Kim, Science 2022, 377, 859.

[120] H. U. Chung, A. Y. Rwei, A. Hourlier-Fargette, S. Xu, K. Y. Lee, E. C. Dunne, Z. Q. Xie, C. R. Liu, A. Carlini, D. H. Kim, D. Ryu, E. Kulikova, J. Y. Cao, I. C. Odland, K. B. Fields, B. Hopkins, A. Banks, C. Ogle, D. Grande, J. B. Park, J. Kim, M. Irie, H. Jang, J. H. Lee, Y. Park, J. Kim, H. H. Jo, H. Hahm, R. Avila, Y. H. Xu, M. Namkoong, J. W. Kwak, E. Suen, M. A. Paulus, R. J. Kim, B. V. Parsons, K. A. Human, S. S. Kim, M. Patel, W. Reuther, H. S. Kim, S. H. Lee, J. D. Leedle, Y. J. Yun, S. Rigali, T. Son, I. W. Jung, H. Arafa, V. R. Soundararajan, A. Ollech, A. Shukla, A. Bradley, M. Schau, C. M. Rand, L. E. Marsillio, Z. L. Harris, Y. G. Huang, A. Hamvas, A. S. Paller, D. E Weese-Mayer, J. Y. Lee, J. A. Rogers, Nat. Med. 2020, 26, 418.

[121] S. Cho, H. J. Nam, C. Q. Shi, C. Y. Kim, S. H. Byun, K. C. Agno, B. C. Lee, J. L. Xiao, J. Y. Sim, J. W. Jeong, Biosens. Bioelectron. 2023, 223, 115018.

[122] W. Ouyang, W. Lu, Y. M. Zhang, Y. M. Liu, J. U. Kim, H. X. Shen, Y. Y. Wu, H. W. Luan, K. Kilner, S. P. Lee, Y. S. Lu, Y. Y. Yang, J. Wang, Y. J. Yu, A. J. Wegener, J. A. Moreno, Z. Q. Xie, Y. X. Wu, S. M. Won, K. Kwon, C. S. Wu, W. B. Bai, H. X. Guo, T. L. Liu, H. D. Bai, G. Monti, J. Zhu, S. R. Madhvapathy, J. Trueb, M. Stanslaski, E. M Higbee-Dempsey, I. Stepien, N. Ghoreishi-Haack, C. R. Haney, T. I. Kim, Y. G. Huang, R. Ghaffari, A. R. Banks, T. C. Jhou, C. H. Good, J. A. Rogers, Nat. Biomed. Eng. 2023, 7, 1252.

[123] S. Kwon, H. S. Kim, K. Kwon, H. Kim, Y. S. Kim, S. H. Lee, J. W. Jeong, L. M. Trotti, A. Duarte, W. H. Yeo, Sci. Adv. 2023, 9, eadg9671.

[124] Y. S. Choi, H. Jeong, R. T. Yin, R. Avila, A. Pfenniger, J. Yoo, J. Y. Lee, A. Tzavelis, Y. J. Lee, S. W. Chen, H. S. Knight, S. Kim, H. Y. Ahn, G. Wickerson, A. Vazquez-Guardado, E. Higbee-Dempsey, B. A. Russo, M. A. Napolitano, T. J. Holleran, L. A. Razzak, A. N. Miniovich, G. Lee, B. Geist, B. Kim, S. L. Han, J. A. Brennan, K. Aras, S. S. Kwak, J. Kim, E. A. Waters, X. X. Yang, A. Burrell, K. S. Chun, C. Liu, C. S. Wu, A. Y. Rwei, A. N. Spann, A. Banks, D. Johnson, Z. J. Zhang, C. R. Haney, S. H. Jin, A. V. Sahakian, Y. G. Huang, G. D. Trachiotis, B. P. Knight, R. K. Arora, I. R. Efimov, J. A. Rogers, Science 2022, 376, 1006.

[125] K. Kwon, J. U. Kim, S. M. Won, J. Z. Zhao, R. Avila, H. L. Wang, K. S. Chun, H. Jang, K. H. Lee, J. H. Kim, S. Yoo, Y. J. Kang, J. Kim, J. Lim, Y. Park, W. Lu, T. I. Kim, A. Banks, Y. G. Huang, J. A. Rogers, Nat. Biomed. Eng. 2023, 7, 1215.

[126] X. G. Yu, Z. Q. Xie, Y. Yu, J. Lee, A. Vazquez-Guardado, H. W. Luan, J. Ruben, X. Ning, A. Akhtar, D. F. Li, B. W. Ji, Y. M. Liu, R. J. Sun, J. Y. Cao, Q. Z. Huo, Y. S. Zhong, C. Lee, S. Kim, P. Gutruf, C. X. Zhang, Y. G. Xue, Q. L. Guo, A. Chempakasseril, P. L. Tian, W. Lu, J. Jeong, Y. Yu, J. Cornman, C. Tan, B. Kirn, K. Lee, X. Feng, Y. G. Huang, J. A. Rogers, Nature 2019, 575, 473.

[127] J. W. Song, H. Ryu, W. B. Bai, Z. Q. Xie, A. Vazquez-Guardado, K. Nandoliya, R. Avila, G. Lee, Z. Song, J. Kim, M. K. Lee, Y. G. Liu, M. Kim, H. F. Wang, Y. X. Wu, H. J. Yoon, S. S. Kwak, J. Shin, K. Kwon, W. Lu, X. X. Chen, Y. G. Huang, G. A. Ameer, J. A. Rogers, Sci. Adv. 2023, 9, eade4687.

[128] S. Han, J. Kim, S. M. Won, Y. J. Ma, D. Kang, Z. Q. Xie, K. T. Lee, H. U. Chung, A. Banks, S. Min, S. Y. Heo, C. R. Davies, J. W. Lee, C. H. Lee, B. H. Kim, K. Li, Y. D. Zhou, C. Wei, X. Feng, Y. G. Huang, J. A. Rogers, Sci. Trans. Med. 2018, 10, eaan4950.

[129] F. Molina-Lopez, T. Z. Gao, U. Kraft, C. Zhu, T. Öhlund, R. Pfattner, V. R. Feig, Y. Kim, S. Wang, Y. Yun, Z. Bao, Nat. Commun. 2019, 10, 2676.

[130] Y. Q. Zheng, Y. X. Liu, D. L. Zhong, S. Nikzad, S. H. Liu, Z. Yu, D. Y. Lw, H. C. Wu, C. X. Zhu, J. X. Li, H. Tran, J. B. H. Tok, Z. N. Bao, Science 2021, 373, 88.

[131] J. Biggs, J. Myers, J. Kufel, E. Ozer, S. Craske, A. Sou, C. Ramsdale, K. Williamson, R. Price, S. White, Nature 2021, 595, 532.

[132] F. Wen, Z. X. Zhang, T. Y. He, C. K. Lee, Nat. Commun. 2021, 12, 5378.

[133] Z. H. Zhou, K. Chen, X. S. Li, S. L. Zhang, Y. F. Wu, Y. H. Zhou, K. Y. Meng, C. C. Sun, Q. He, W. J. Fan, E. D. Fan, Z. W. Lin, X. L. Tan, W. L. Deng, J. Yang, J. Chen, Nat. Electron. 2020, 3, 571.

[134] H. D. Bai, S. Li, J. Barreiros, Y. Q. Tu, C. R. Pollock, R. F. Shepherd, Science 2020, 370, 848.

[135] H. T. Yang, J. L. Li, X. Xiao, J. H. Wang, Y. F. Li, K. R. Li, Z. P. Li, H. C. Yang, Q. Wang, J. Yang, J. S. Ho, P. L. Yeh, K. Mouthaan, X. N. Wang, S. Shah, P. Y. Chen, Nat. Commun. 2022, 13, 5311.

[136] M. Zhu, Z. Sun, C. Lee, ACS Nano 2022, 16, 14097.

[137] G. Loke, T. Khudiyev, B. Wang, S. Fu, S. Payra, Y. Shaoul, J. Fung, I. Chatziveroglou, P. W. Chou, I. Chinn, W. Yan, A. Gitelson-Kahn, J. Joannopoulos, Y. Fink, Nat. Commun. 2021, 12, 3317.

[138] A. Bahmani, A. Alavi, T. Buergel, S. Upadhyayula, Q. W. Wang, S. K. Ananthakrishnan, A. Alavi, D. Celis, D. Gillespie, G. Young, Z. Y. Xing, M. H. H. Nguyen, A. Haque, A. Mathur, J. Payne, G. Mazaheri, J. K. Li, P. Kotipalli, L. S. Liao, R. Bhasin, K. X. Cha, B. Rolnik, A. Celli, O. Dagan-Rosenfeld, E. Higgs, W. Y. Zhou, C. L. Berry, K. G. Van Winkle, K. Contrepois, U. Ray, K. Bettinger, S. Datta, X. Li, M. P. Snyder, Nat. Commun. 2021, 12, 5757.

[139] S. M. S. F. Rose, K. Contrepois, K. J. Moneghetti, W. Y. Zhou, T. Mishra, S. Mataraso, O. Dagan-Rosenfeld, A. B. Ganz, J. Dunn, D. Hornburg, S. Rego, D. Perelman, S. Ahadi, M. R. Sailani, Y. J. Zhou, S. R. Leopold, J. M. Chen, M. Ashland, J. W. Christle, M. Avina, P. Limcaoco, C. Ruiz, M. Tan, A. J. Butte, G. M. Weinstock, G. M. Slavich, E. Sodergren, T. L. McLaughlin, F. Haddad, M. P. Snyder, Nat. Med. 2019, 25, 792.

[140] N. S. Lu, C. Lu, S. X. Yang, J. Rogers, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 4044.

[141] M. Amjadi, K. U. Kyung, I. Park, M. Sitti, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 1678.

[142] X. H. Liu, J. L. Miao, Q. Fan, W. X. Zhang, X. W. Zuo, M. W. Tian, S. F. Zhu, X. J. Zhang, L. J. Qu, Adv. Fiber Mater. 2022, 4, 361.

[143] Q. Zhang, Q. Wang, G. Y. Wang, Z. L. Zhang, S. Xia, G. H. Gao, ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 50411.

[144] Y. B. Bu, T. Y. Shen, W. K. Yang, S. Y. Yang, Y. Zhao, H. Liu, Y. J. Zheng, C. T. Liu, C. Y. Shen, Sci. Bull. 2021, 66, 1849.

[145] A. P. A Raju, A. Lewis, B. Derby, R. J. Young, I. A. Kinloch, R. Zan, K. S. Novoselov, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 2865.

[146] J. W. Zhong, Y. Zhang, Q. Z. Zhong, Q. Y. Hu, B. Hu, Z. L. Wang, J. Zhou, ACS Nano 2014, 8, 6273.

[147] A. Frutiger, J. T. Muth, D. M. Vogt, Y. Menguc, A. Campo, A. D. Valentine, C. J. Walsh, J. A. Lewis, Adv. Mater. 2015, 27, 2440.

[148] T. Yamada, Y. Hayamizu, Y. Yamamoto, Y. Yomogida, A. Izadi-Najafabadi, D. N. Futaba, K. Hata, Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 296.

[149] X. J. Xu, J. X. Chen, S. Cai, Z. H. Long, Y. Zhang, L. X. Su, S. S. He, C. Q. Tang, P. Liu, H. S. Peng, X. S. Fang, Adv. Mater. 2018, 30, 1803165.

[150] D. H. Kim, J. Bae, J. Lee, J. Ahn, W. T. Hwang, J. Ko, I. D. Kim, Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2200463.

[151] Y. Peng, J. Dong, J. Long, Y. Zhang, X. Tang, X. Lin, H. Liu, T. Liu, W. Fan, T. Liu, Y. Huang, Nano-Micro Lett. 2024, 16, 199.

[152] Z. W. Wang, H. Wei, Y. J. Huang, Y. Wei, J. Chen, Chem. Soc. Rev. 2023, 52, 2992.

[153] J. H. Min, J. B. Tu, C. H. Xu, H. Lukas, S. Shin, Y. R. Yang, S. A. Solomon, D. Mukasa, W. Gao, Chem. Rev. 2023, 123, 5049.

[154] J. Y. Li, Q. L. Ding, H. Wang, Z. X. Wu, X. C. Gui, C. W. Li, N. Hu, K. Tao, J. Wu, Nano-Micro Lett. 2023, 15, 105.

[155] G. R. Chen, X. Xiao, X. Zhao, T. Tat, M. Bick, J. Chen, Chem. Rev. 2022, 122, 3259.

[156] P. Kanokpaka, L. Y. Chang, B. C. Wang, T. H. Huang, M. J. Shih, W. S. Hung, J. Y. Lai, K. C. Ho, M. H. Yeh, Nano Energy 2022, 100, 107464.

[157] J. Heikenfeld, A. Jajack, B. Feldman, S. W. Granger, S. Gaitonde, G. Begtrup, B. A. Katchman, Nat. Biotechnol. 2019, 37, 407.

[158] A. Herrera-Chacon, X. Ceto, M. del Valle, Anal. Bioanal. Chem. 2021, 413, 6117.

[159] K. Nagamine, T. Mano, A. Nomura, Y. Ichimura, R. Izawa, H. Furusawa, H. Matsui, D. Kumaki, S. Tokito, Sci. Rep. 2019, 9, 10102.

[160] Y. Chen, X. Hu, Q. Liang, X. Wang, H. Zhang, K. Jia, Y. Li, A. Zhang, P. Chen, M. Lin, L. Qiu, H. Peng, S. He, Adv. Funct. Mater. 2024.

[161] S. Cai, C. Xu, D. Jiang, M. Yuan, Q. Zhang, Z. Li, Y. Wang, Nano Energy 2022, 93, 106904.

[162] L. Wang, L. Wang, Y. Zhang, J. Pan, S. Li, X. Sun, B. Zhang, H. Peng, Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1804456.

[163] S. Wild, G. Roglic, A. Green, R. Sicree, H. King, Diabetes Care 2004, 27, 1047.

[164] A. K. Bansal, S. B. Hou, O. Kulyk, E. M. Bowman, I. D. W. Samuel, Adv. Mater. 2015, 27, 7638.

[165] C. C. Cai, B. Luo, Y. H. Liu, Q. Fu, T. Liu, S. F. Wang, S. X. Nie, Mater. Today 2022, 52, 299.

[166] F. Vukovic, T. R. Walsh, ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 55278.

[167] T. Liu, R. Liang, H. He, Y. Zeng, Z. Hou, Y. Liu, J. Yuan, B. Luo, S. Zhang, C. Cai, S. Wang, D. Lu, S. Nie, Nano Energy 2023, 112, 108480.

[168] M. Fu, J. Zhang, Y. Jin, Y. Zhao, S. Huang, C. F. Guo, Adv. Sci. 2020, 7, 2000258.

[169] Q. Zhang, D. Lin, B. Deng, X. Xu, Q. Nian, S. Jin, K. D. Leedy, H. Li, G. J. Cheng, Adv. Mater. 2017, 29, 1605506.

[170] C. Tan, Z. Dong, Y. Li, H. Zhao, X. Huang, Z. Zhou, J. W. Jiang, Y. Z. Long, P. Jiang, T. Y. Zhang, B. Sun, Nat. Commun. 2020, 11, 3530.

[171] D. Filingeri, Compr. Physio. 2016, 6, 1429.

[172] C. P. Feng, F. Wei, K. Y. Sun, Y. Wang, H. B. Lan, H. J. Shang, F. Z. Ding, L. Bai, J. Yang, W. Yang, Nano-Micro Lett. 2022, 14, 127.

[173] S. Wang, W. Meng, H. Lv, Z. Wang, J. Pu, Carbohydr. Polym. 2021, 270, 118414.

[174] H. Li, Z. Ding, Q. Zhou, J. Chen, Z. Liu, C. Du, L. Liang, G. Chen, Nano-Micro Lett. 2024, 16, 151.

[175] C. Larson, B. Peele, S. Li, S. Robinson, M. Totaro, L. Beccai, B. Mazzolai, R. Shepherd, Science 2016, 351, 1071.

[176] W. C. Gao, J. Qiao, J. Hu, Y. S. Guan, Q. Li, Responsive Mater. 2024, 2, e20230022.

RIGHTS & PERMISSIONS

2024 The Author(s). Responsive Materials published by John Wiley & Sons Australia, Ltd on behalf of Southeast University.