Schweißarmbänder können Körperchemie analysieren

Neuer tragbarer Schweiß-Sensor liefert Ergebnisse in Echtzeit
Unser Schweiß enthält eine Kombination zahlreicher Substanzen, die Rückschlüsse auf den Gesundheitszustand ermöglicht. Wissenschaftler der University of California in Berkeley (USA) haben sich diesen Aspekt zunutze gemacht und tragbare Schweiß-Sensoren entwickelt, die in Echtzeit unsere Körperchemie analysieren können.

Mit Hilfe eines flexiblen, am Körper getragenen Kunststoffsensors, wird der Schweiß analysiert und die molekularen Testergebnisse werden an ein Smartphone gesendet, erläutern die Wissenschaftler der University of California in dem Fachmagazin „Nature“. Allerdings erfasst der Sensor bislang lediglich vier wesentliche Biomarker: Glukose, Laktat, Natrium und Kalium. So könne beispielsweise ein Flüssigkeitsmangel oder die Ermüdung der Muskeln frühzeitig erkannt werden. Künftige Versionen der Schweiß-Sensoren könnten ein deutlich breiteres Spektrum an Substanzen abdecken und damit eine Echtzeit-Überwachung des gesamten Gesundheitszustandes ermöglichen, so die Hoffnung der Forscher.

Schweiß-Sensoren in Stirn- und Armbändern?
Den Materialwissenschaftler der University of California ist es gelungen, einen kleinen, tragbare Sensor zu entwickeln, der die molekulare Zusammensetzung des Schweißes ausliest und die Ergebnisse in Echtzeit an ein Smartphone übermittelt. Die flexiblen Kunststoff-Sensoren könnten zum Beispiel in Arm- oder Stirnbänder eingearbeitet werden und frühzeitig auf Veränderungen im Körper hinweisen, berichten ihre Schöpfer. „Die Idee ist, ein Daumen-hoch- oder Daumen-runter-Sensor, der Echtzeit-Informationen liefert. So kann dieser Alarm geben, wenn Sie beispielsweise ein Medikament benötigen oder dehydrieren und etwas Wasser zum Trinken brauchen“, erläutert Ali Javey von der University of California.

Echtzeit-Analyse der Biomarker
Von verschiedenen Laboren wurden bereits Sensoren zur Schweißuntersuchung entwickelt, berichten die US-Wissenschaftler. Der Schweiß enthalte eine Vielzahl von Elektrolyten und Metaboliten, welche Endprodukte von biologischen Prozessen des Körpers (beispielsweise die Bildung von Milchsäure bei körperlichem Training) sind. Die bislang verfügbaren Sensoren konzentrierten sich bei der Messung jedoch in der Regel auf eine Komponente des Schweißes und konnten ihre Messungen nicht in Echtzeit übertragen, schreiben Javey und Kollegen. Die umfassende chemische Analyse der aufgenommenen Stoffe sei bei den früheren Schweiß-Sensoren durch separate, nicht tragbaren Instrumente erfolgt, ergänzt John Rogers von der University of Illinois, der ebenfalls an der Entwicklung der neuen Schweiß-Sensoren beteiligt war. „Das aktuelle Gerät ist tragbar, es bietet kontinuierliche Datenströme und misst mehrere Biomarker gleichzeitig“, so Rogers weiter.

Körpertemperatur und vier weitere Werte werden erfasst
Die technologischen Fortschritte machten es möglich, die neuen Sensoren mit einer flexiblen Elektronikplatine und einem Plastiksensorarray zu bestücken, der Glukose, Laktat, Natrium, Kalium und die Körpertemperatur misst, berichten die Wissenschaftler. Sobald der Sensor in Kontakt mit Schweiß komme, werden elektrische Signale erzeugt, welche der Sensor verstärkt oder filtert und dann auf die Hauttemperatur kalibriert. Dieser Schritt sei wichtig, da „elektrochemische Sensoren sehr empfindlich auf die Temperatur und Hauttemperatur reagieren, wenn wir schwitzen“, erläutert Ali Javey. Die gewonnen Daten werden anschließend an ein Smartphone übermittelt.

Breites Spektrum der Anwendungsmöglichkeiten
Zwar werden die Schweiß-Sensoren laut Aussage der Forscher nie so genau sein wie Blutuntersuchungen, die den „Goldstandard“ bilden, und die medizinische Relevanz der Informationen müsse anschließend weiter getestet werden. Doch habe die Schweißuntersuchung den Vorteil, dass keine Blutabnahme mit der Nadel erforderlich wird und letztere biete zudem kein praktisches Mittel für Beurteilung der Gesundheit von Minute zu Minute, wohingegen die Schweiß-Sensoren in Echtzeit Ergebnisse liefern. In Zukunft hoffen die Forscher, die Möglichkeiten der medizinischen Anwendung des Schweiß-Sensors noch weiter auszubauen und weitere Biomarker zu erfassen. So erläutert Javey, dass bestimmte Biomarker im Schweiß beispielsweise mit Depressionen in Verbindung gebracht werden. „Mit Blick auf die anderen Chemikalien könnten wir in der Lage sein, auch Informationen über die psychische Gesundheit einer Person zu gewinnen“, betont der Forscher. (fp)