Hightech-E-Pflaster überwacht die Gesundheit

Ingenieure der University of California haben am Standort San Diego ein tragbares elektronisches Gerät entwickelt, das einem Pflaster ähnelt und einen ähnlichen Tragekomfort bietet. Es könnte die kontinuierliche Überwachung von Gesundheitsparametern revolutionieren, heisst es. Denn es analysiert den Schweiss, um den Blutzuckerspiegel und andere wichtige Kenndaten zu erfassen. Eine externe Stromversorgung ist unnötig. Das Gerät bezieht seine Energie aus dem Schweiss.

Die Fingerspitzen gehören zu den produktivsten Schweissproduzenten des Körpers, da jede von ihnen mit über tausend Schweissdrüsen ausgestattet ist. Diese können 100 bis 1.000 Mal mehr Schweiss produzieren als die meisten anderen Körperregionen, selbst im Ruhezustand. Dieses konstante Rinnsal - ohne jegliche Stimulierung oder körperliche Aktivität - bietet eine zuverlässige Energiequelle, die das Gerät auch in Zeiten der Inaktivität oder des Schlafs mit Energie versorgt.

Das Gerät besteht aus mehreren elektronischen Komponenten, die auf ein dünnes, flexibles und dehnbares Polymermaterial gedruckt sind. Dank seines Designs passt es sich dem Finger an und ist gleichzeitig robust genug, um wiederholtes Biegen, Dehnen und Bewegen zu verkraften. Den Strom liefern Biobrennstoffzellen, die dort angebracht sind, wo das Gerät die Fingerspitze berührt. Sie sind mit einem Enzym ausgestattet, das die im Schweiss enthaltene Milchsäure oxidiert, um Strom zu erzeugen.

Die so produzierte Energie wird in zwei dehnbaren Silberchlorid-Zink-Batterien gespeichert, die eine Reihe von Sensoren versorgen - insgesamt vier - von denen jeder einen bestimmten Biomarker überwacht: Glukose, Vitamin C, Laktat und Levodopa, ein Medikament zur Behandlung der Parkinson-Krankheit. Perspektivisch können auch Sensoren für andere Überwachungsaufgaben eingebaut werden.

Ein kleiner Chip verarbeitet die Signale der Sensoren und überträgt die Daten drahtlos über Bluetooth Low Energy an eine speziell entwickelte Smartphone- oder Laptop-Anwendung. In einem Test trug ein Proband das Gerät einen ganzen Tag lang, um den Glukosespiegel während der Mahlzeiten, den Laktatspiegel bei Schreibtischarbeit und Sport, den Vitamin-C-Spiegel beim Trinken von Orangensaft und den Levodopa-Spiegel nach dem Verzehr von Favabohnen, einer natürlichen Quelle für diesen Stoff, zu messen.

Das Gerät kann künftig auch genutzt werden, um die Versorgung von Diabetes-Patienten zu vereinfachen. Dazu soll es mit einem Insulinspender kombiniert werden, der aktiv wird, wenn der Blutzuckerspiegel nicht mehr stimmt. Anschliessend kann das elektronische Pflaster direkt überprüfen, ob die Menge Insulin ausreicht oder nachdosiert werden muss.