Innovative Schweißsensoren: WSU-Forscher entwickeln genauere, schmerzarme Gesundheitsüberwachung mittels 3D-Druck

BerlinWissenschaftler der Washington State University (WSU) haben ein tragbares Gerät entwickelt, das beim Sport wichtige chemische Verbindungen im Schweiß misst. Mithilfe von 3D-Druck gefertigt, kann das Gerät die Gesundheit überwachen und bei der Diagnose von Krankheiten wie Diabetes, Gicht, Nierenerkrankungen und Herzkrankheiten unterstützen.

Für ihre Untersuchung konzentrierten sich die Forscher auf die folgenden wichtigen Biomarker:

• Glukosewerte: Zur Überwachung von Diabetes
• Laktatwerte: Zeichen für die Trainingsintensität
• Harnsäurewerte: Weisen auf das Risiko von Gicht, Nierenerkrankungen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen hin

Der Gesundheitsmonitor wird mittels 3D-Druck in einem einzigen Schritt hergestellt. Er kombiniert Einzelatom-Katalysatoren und Enzyme, um geringe Mengen an Biomarkern präzise zu messen. Das Gerät verfügt über drei Sensoren, die ihre Farbe ändern, um die Konzentration bestimmter Chemikalien anzuzeigen.

Schweiß enthält wichtige Chemikalien, die Aufschluss über die Gesundheit eines Menschen geben. Die Schweißsammlung ist einfach und erfordert keine Nadeln wie bei Blutabnahmen. Allerdings ist die Messung dieser kleinen Chemikalien im Schweiß schwierig. Es gibt zwar andere Schweißsensoren, aber diese sind komplex, erfordern spezielle Werkzeuge und sind schwer herzustellen. Das WSU-Team verbesserte seinen Sensor durch den Einsatz von Ein-Atom-Katalysatoren, um eine höhere Genauigkeit zu erreichen.

Die Wissenschaftler haben ein Gerät entwickelt, das kleine Kanäle zur Messung der Schweißrate und Biomarkerwerte enthält. Dank 3D-Druck sind diese Kanäle stabil und unabhängig, sodass nichts anderes die Messungen beeinflusst. Dies führt zu präziseren und klareren Daten.

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Die an Freiwilligen getesteten Monitore zeigten genaue Ergebnisse, die mit Laborwerten übereinstimmten. Die Freiwilligen trugen die Monitore während des Trainings am Arm und empfanden sie als bequem. Die Forscher arbeiten derzeit an der Verbesserung des Gerätedesigns und der Bestätigung seiner Genauigkeit.

Das Team plant, seine Technologie zu verkaufen. Das WSU-Büro für Kommerzialisierung hat einen vorläufigen Patentantrag gestellt, um das geistige Eigentum zu sichern. Die Forschung wurde von der National Science Foundation, den Centers for Disease Control and Prevention und Startup-Mitteln finanziert.

Chuchu Chen, Doktorandin an der WSU und Hauptautorin der Studie, erklärte, dass Diabetes ein weltweites Problem darstellt. Chen wollte erforschen, wie der Einsatz von 3D-Druck im Gesundheitswesen, insbesondere zur Erkennung von Krankheiten, genutzt werden kann.

Das Gerät misst Glukose, Laktat und Harnsäure und kann so angepasst werden, dass es weitere Biomarker erkennt. Professor Kaiyan Qiu von der WSU und die Forschungsprofessorin Annie Du leiteten die Studie. Sie arbeiten daran, das Gerät effektiver und benutzerfreundlicher zu machen.

Dieses Gerät ist einzigartig, da es 3D-Druck und katalytische Reaktionen einzelner Atome nutzt. Es ermöglicht eine einfache und zuverlässige Gesundheitsprüfung ohne invasive Methoden. Mit weiteren Fortschritten könnte diese Technologie für regelmäßige Gesundheitschecks weit verbreitet werden.