26.07.2022 - Ohio State University

Biosensor "Smart Necklace" kann Gesundheitszustand durch Schweiß messen

Studie testete die Fähigkeit des Geräts, den Blutzuckerspiegel während des Trainings zu messen

Forscher haben erfolgreich ein Gerät getestet, das eines Tages die chemischen Biomarker im Schweiß nutzen könnte, um Veränderungen im Gesundheitszustand einer Person zu erkennen.

In einer neuen Studie hat ein Team der Ohio State University einen batteriefreien, drahtlosen biochemischen Sensor vorgestellt, der den Blutzucker - oder Glukose - erkennt, den Menschen beim Sport über die Haut ausscheiden.

Das Team der Ohio State University stellte eine "intelligente Halskette" her - komplett mit funktionellem Verschluss und Anhänger -, die den Studienteilnehmern um den Hals gelegt wurde, um ihren Blutzuckerspiegel zu überwachen, während sie trainierten.

Anstelle einer Batterie arbeitet es mit einem Resonanzkreis, der die von einem externen Lesesystem gesendeten Hochfrequenzsignale reflektiert. Nach 30 Minuten Radfahren in der Halle machten die Teilnehmer eine 15-minütige Pause, in der sie zuckergesüßte Getränke tranken, bevor sie das Radfahren wieder aufnahmen.

Die Forscher wussten, dass der Glukosespiegel im Schweiß nach dem Trinken der zuckerhaltigen Getränke ansteigen sollte - die Frage war nur, ob dieser neue Sensor dies auch erkennen würde, so Jinghua Li, Mitautor der Studie und Assistenzprofessor für Materialwissenschaft und Ingenieurwesen an der Ohio State.

Die Ergebnisse zeigten, dass der Sensor den Glukosespiegel erfolgreich aufspüren konnte, was darauf hindeutet, dass er auch für die Überwachung anderer wichtiger Chemikalien im Schweiß geeignet ist.

"Schweiß enthält Hunderte von Biomarkern, die sehr wichtige Informationen über unseren Gesundheitszustand liefern können", so Li. "Die nächste Generation von Biosensoren wird so hochgradig bio-intuitiv und nicht-invasiv sein, dass wir in der Lage sein werden, wichtige Informationen in den Körperflüssigkeiten einer Person zu erkennen".

Biomarker sind Substanzen, die die tiefsten Geheimnisse eines Körpers preisgeben können: Von Krankheiten und Infektionen bis hin zu Anzeichen für emotionale Traumata kann alles in den Körperflüssigkeiten eines Menschen zu finden sein, darunter Schweiß, Tränen, Speichel und Urin. Die Forscher glauben, dass dieser Sensor eines Tages nicht nur die Zusammensetzung des Schweißes analysieren, sondern auch als Bioimplantat angepasst und zum Nachweis von Neurotransmittern und Hormonen verwendet werden könnte, was dazu beitragen könnte, Ionenstörungen im Liquor zu erkennen, die mit sekundären Hirnverletzungen einhergehen, oder sogar zu einem neuen Verständnis der Funktionsweise des Gehirns führen könnte, so Li.

Außerdem benötigt diese intelligente Halskette aufgrund der miniaturisierten Struktur der Sensorschnittstelle nur ein Minimum an Schweiß, um zu funktionieren, fügte Li hinzu.

Obwohl es noch einige Zeit dauern wird, bis ein Gerät, das dem Prototyp dieser Studie ähnelt, für die Öffentlichkeit verfügbar sein wird, denkt Li bereits darüber nach, was den Menschen zugute kommen wird, die diese potenziell lebensrettende Technologie am meisten benötigen werden.

Anstelle der sperrigen und starren Computerchips, die in unseren Telefonen und Laptops zu finden sind, werden die Sensoren aus ultradünnen Materialien hergestellt. Diese Bauweise macht das Produkt sehr flexibel, schützt die Funktionalität des Geräts und gewährleistet, dass es sicher mit der Haut einer Person in Berührung kommen kann.

In der Studie wird darauf hingewiesen, dass eine weitere Miniaturisierung die Implantierbarkeit dieser und ähnlicher Geräte erleichtern würde, doch im Moment, so Li, stelle sie sich ein leichtes Gerät mit einfachen Schaltkreisen vor, das problemlos in unseren Alltag integriert werden könne.

"Wir hoffen, dass diese Sensoren eines Tages nahtlos in unsere persönlichen Gegenstände integriert werden können", sagte sie. "Einige von uns tragen vielleicht Halsketten, andere Ohrringe oder Ringe. Aber wir glauben, dass diese Sensoren in etwas eingebaut werden könnten, das wir alle tragen, und dass es uns helfen könnte, unsere Gesundheit besser zu überwachen."

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