The hybrid device, screen-printed on two sides of the fabric, is designed to scavenge biochemical energy from the wearer's sweat using a biofuel cell module, and to store the harvested bioenergy into the supercapacitor module for subsequent use.

Abstract Despite the fast development of various energy harvesting and storage devices, their judicious integration into efficient, autonomous, and sustainable wearable systems has not been widely explored. Here, we introduce the concept and design principles of e-textile microgrids by demonstrating a multi-module bioenergy microgrid system. Unlike earlier hybrid wearable systems, the presented e-textile microgrid relies solely on human activity to work synergistically, harvesting biochemical and biomechanical energy using sweat-based biofuel cells and triboelectric generators, and regulating the harvested energy via supercapacitors for high-power output. Through energy budgeting, the e-textile system can efficiently power liquid crystal displays continuously or a sweat sensor-electrochromic display system in pulsed sessions, with half the booting time and triple the runtime in a 10-min exercise session. Implementing “compatible form factors, commensurate performance, and complementary functionality” design principles, the flexible, textile-based bioenergy microgrid offers attractive prospects for the design and operation of efficient, sustainable, and autonomous wearable systems.

Diabetic ketoacidosis (DKA), a severe complication of diabetes mellitus with potentially fatal consequences, is characterized by hyperglycemia and metabolic acidosis due to the accumulation of ketone bodies, which requires people with diabetes to monitor both glucose and ketone bodies. However, despite major advances in diabetes management mainly since the emergence of new-generation continuous glucose monitoring (CGM) devices capable of in vivo monitoring of glucose directly in the interstitial fluid (ISF), the continuous monitoring of ketone bodies is yet to be addressed. Here, we present the first use of a real-time continuous ketone bodies monitoring (CKM) microneedle platform. The system is based on the electrochemical monitoring of β-hydroxybutyrate (HB) as the dominant biomarker of ketone formation. Such real-time HB detection has been realized using the β-hydroxybutyrate dehydrogenase (HBD) enzymatic reaction and by addressing the major challenges associated with the stable confinement of the enzyme/cofactor couple (HBD/NAD+) and with a stable and selective low-potential fouling-free anodic detection of NADH. The resulting CKM microneedle device displays an attractive analytical performance, with high sensitivity (with low detection limit, 50 μM), high selectivity in the presence of potential interferences, along with good stability during prolonged operation in artificial ISF. The potential applicability of this microneedle sensor toward minimally invasive monitoring of ketone bodies has been demonstrated in a phantom gel skin-mimicking model. The ability to detect HB along with glucose and lactate on a single microneedle array has been demonstrated. These findings pave the way for CKM and for the simultaneous microneedle-based monitoring of multiple diabetes-related biomarkers toward a tight glycemic control.