Wearable devices provide an alternative pathway to clinical diagnostics by exploiting various physical, chemical and biological sensors to mine physiological (biophysical and/or biochemical) information in real time (preferably, continuously) and in a non-invasive or minimally invasive manner. These sensors can be worn in the form of glasses, jewellery, face masks, wristwatches, fitness bands, tattoo-like devices, bandages or other patches, and textiles. Wearables such as smartwatches have already proved their capability for the early detection and monitoring of the progression and treatment of various diseases, such as COVID-19 and Parkinson disease, through biophysical signals. Next-generation wearable sensors that enable the multimodal and/or multiplexed measurement of physical parameters and biochemical markers in real time and continuously could be a transformative technology for diagnostics, allowing for high-resolution and time-resolved historical recording of the health status of an individual. In this Review, we examine the building blocks of such wearable sensors, including the substrate materials, sensing mechanisms, power modules and decision-making units, by reflecting on the recent developments in the materials, engineering and data science of these components. Finally, we synthesize current trends in the field to provide predictions for the future trajectory of wearable sensors. Wearable sensors that access both biophysical and biochemical information can be used to monitor the physiological state of an individual and facilitate diagnosis. This Review examines the building blocks of wearable devices, including the substrate materials as well as the sensing, decision-making and power modules.

Abstract Noncoding small RNAs, such as microRNAs, are becoming the biomarkers of choice for multiple diseases in clinical diagnostics. A dysregulation of these microRNAs can be associated with many different diseases, such as cancer, dementia, and cardiovascular conditions. The key for effective treatment is an accurate initial diagnosis at an early stage, improving the patient's survival chances. In this work, the first clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/Cas13a‐powered microfluidic, integrated electrochemical biosensor for the on‐site detection of microRNAs is introduced. Through this unique combination, the quantification of the potential tumor markers microRNA miR‐19b and miR‐20a is realized without any nucleic acid amplification. With a readout time of 9 min and an overall process time of less than 4 h, a limit of detection of 10 p m is achieved, using a measuring volume of less than 0.6 µL. Furthermore, the feasibility of the biosensor platform to detect miR‐19b in serum samples of children, suffering from brain cancer, is demonstrated. The validation of the obtained results with a standard quantitative real‐time polymerase chain reaction method shows the ability of the electrochemical CRISPR‐powered system to be a low‐cost, easily scalable, and target amplification‐free tool for nucleic acid based diagnostics.

Wearable electronic devices, which allow physiological signals to be continuously monitored, can be used in the early detection of asymptomatic and pre-symptomatic cases of COVID-19.

Non-coding small RNAs, such as microRNAs, are becoming the biomarkers of choice for multiple diseases in clinical diagnostics. A dysregulation of these microRNAs can be associated to many different diseases, such as cancer, dementia or cardiovascular conditions. The key for an effective treatment is an accurate initial diagnosis at an early stage, improving the patient’s survival chances. Here, we introduce a CRISPR/Cas13a powered microfluidic, integrated electrochemical biosensor for the on-site detection of microRNAs. Through this unique combination, the quantification of the potential tumor markers microRNA miR-19b and miR-20a has been realized without any nucleic acid amplification. With a readout time of 9 minutes and an overall process time of less than 4 hours, a limit of detection of 10 pM was achieved, using a measuring volume of less than 0.6 µl. Furthermore, we demonstrate the feasibility of our versatile sensor platform to detect miR-19b in serum samples of children, suffering from brain cancer. The validation of our results with a standard qRT-PCR method shows the ability of our system to be a low-cost and target amplification-free tool for nucleic acid based diagnostics.

Blockchain, the technology behind bitcoin, has stimulated global conversation around digital decentralization to connect societies and economies. Connected low-cost sensors within Internet of Things (IoT) networks may soon perform measurements, exchange data, and make decisions automatically over decentralized networks; these systems could improve healthcare, the quality of goods, and supply chain efficiency.

A real-time, noninvasive, and clinically applicable aging test in humans has yet to be established. Herein we propose a sweat- and wearable-based test to determine biological age. This test would empower users to monitor their aging process and take an active role in managing their lifestyle and health.

Abstract Circumventing the limitations of current bioassays, we introduce the first light-controlled assay, the OptoAssay, towards wash- and pump-free point-of-care diagnostics. Extending the capabilities of standard bioassays with light-dependent and reversible interaction of optogenetic switches, OptoAssays enable a bi-directional movement of assay components, only by changing the wavelength of light. Combined with smartphones, OptoAssays obviate the need for external flow control systems like pumps or valves and signal readout devices.