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Nano-Pflaster misst Körperfunktionen über Wochen

Donnerstag, 20. Juli 2017
/2017 Someya Laboratory

Tokio – Japanische Ingenieure haben ein hauchdünnes und hautverträgliches Elektro­nik-Pflaster entwickelt, das über Wochen getragen werden kann und deshalb als Sensor für die „Health“-Funktionen von Smartphones aber auch für ein telemedizi­nisches Monitoring infrage käme. Die Forscher stellen erste Ergebnisse in Nature Nanotechnology (2017; doi: 10.1038/nnano.2017.125) vor.

Elektroden auf der Haut können wichtige Informationen über den Gesundheitszustand liefern. Neben Temperatur und Feuchtigkeit der Haut können Sensoren den Sauerstoff­gehalt des Blutes messen und als EKG, EEG und die EMG die Aktivität von Herz, Gehirn und Muskulatur registrieren. Die Messungen sind derzeit aufwendig und Langzeit­messungen scheitern häufig daran, dass die Sensoren klobig sind und auf der empfind­lichen Haut Juckreiz und Rötungen auslösen, die nach kurzer Zeit einen Wechsel erfor­derlich machen. Es fehlt bisher ein Material, dass Probanden über Wochen und Monate tragen können, ohne dass es sie stört oder die Haut reizt. 

Ein Team um Takao Someya von der Universität Tokio glaubt, ein solches Material gefunden zu haben. Ihr „Nanomesh“ besteht aus einem Netzwerk von Filamenten mit einem Durchmesser von nur 300 bis 500 Nanometer. Zum Vergleich: Haare haben einen Durchmesser von 10.000 Nanometern. Die Filamente bestehen aus Polyvinyl­alkohol, das mit Gold bedampft ist. Das hauchdünne Pflaster haftet von selbst auf der Haut, wobei sich das Netzwerk der hauchdünnen Filamente eng der Oberfläche anschmiegt, einschließlich der feinen Rillen auf der Papillarleiste der Fingerkuppe. 

Nach dem Auftragen des Pflaster wird der Polyvinylalkohol mit Wasser ausgewaschen. Es bleibt ein Netzwerk von feinen Goldröhren, die aufgrund ihrer großen Anzahl in der Gesamtheit elektrisch leitfähig bleiben, auch wenn einzelne Röhrchen brechen sollten. Durch das Netzwerk widersteht das Pflaster auch Beugungen und Dehnungen, denen es etwa auf einem Finger ausgesetzt ist. Das Material ist zudem durchlässig für Luft und Feuchtigkeit, so dass es über Wochen getragen werden kann, ohne dass es zu Rötungen kommt.

Erste Tests an 20 gesunden Probanden zeigen, dass das Material eine hohe mechani­sche Dauerhaftigkeit aufweist und am Finger auch nach mehr als 10.000 Bewegung nicht reißt. Die Pflaster lieferten zudem verlässliche EMG-Ableitungen der Muskel­aktivität, die laut Someya mit konventionellen Gel-Elektroden vergleichbar waren.

Es werde möglich sein, die Vitalfunktionen der Patienten zu überwachen, ohne Stress oder Unannehmlichkeiten zu verursachen, glaubt Someya, der neben medizinischen Anwendungen auch den Einsatz für „Health-Funktionen“ von Smartphones vorher­sagt.

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