Dehnbarer Sensor erfasst Körpersignale ohne zu versagen
Ein neues Material kann elektrochemische Signale aus lebendem Gewebe messen und dehnt sich dabei mit der darunterliegenden Haut oder Muskulatur mit. Das löst ein lang bestehendes Problem bei tragbaren und implantierbaren Gesundheitssensoren.
Herkömmliche Sensoren bestehen aus starren Materialien. Haut und Muskulatur bewegen und dehnen sich hingegen ständig. Dieser Steifigkeitsunterschied erzeugt mechanischen Stress an der Grenzfläche zwischen Sensor und Gewebe, was die Messgenauigkeit beeinträchtigt und das Gerät auf Dauer beschädigt. Seit Jahrzehnten gilt das als Engpass bei der kontinuierlichen biologischen Überwachung.
Die Forschenden entwickelten eine Bioschnittstelle, die von Grund auf dehnbar ist – Dehnbarkeit ist also eine dem Material innewohnende Eigenschaft und keine durch spezielle Strukturen nachträglich eingefügte. Die elektrochemischen Eigenschaften, die zur Messung von Substanzen wie Glukose oder Elektrolyten erforderlich sind, bleiben auch nach wiederholtem Dehnen erhalten.
Was das ermöglicht
Die kontinuierliche Überwachung metabolischer Marker ist zentral für die personalisierte Gesundheitsversorgung und die Longevity-Forschung. Glukose, Laktat und Elektrolyte sind Indikatoren für Stoffwechselgesundheit, Muskelfunktion und Flüssigkeitshaushalt. Zuverlässige Messungen erforderten bislang entweder Laborumgebungen oder unbequeme Wearables.
Ein zuverlässig dehnbarer Sensor ließe sich in Kleidung, Hautpflaster oder Implantate integrieren. Das macht eine langfristige Dauerüberwachung möglich, bei der die Nutzenden das Gerät kaum wahrnehmen.
Bedeutung für eine alternde Bevölkerung
Für ältere Menschen ist die Dauerüberwachung besonders relevant. Stoffwechselwerte schwanken im Alter unberechenbarer. Frühe Anzeichen von Unregelmäßigkeiten – etwa ein sich verändernder Blutzucker oder ein gestörter Elektrolythaushalt – lassen sich mit den heutigen Mitteln außerhalb klinischer Umgebungen kaum erfassen. Ein dehnbarer Sensor, der sich rund um die Uhr mit dem Körper bewegt, könnte das ändern.
Das Material befindet sich noch im Forschungsstadium. Doch dass elektrochemische Leistungsfähigkeit und mechanische Flexibilität erstmals in einem einzigen Material vereint wurden, markiert das Überwinden einer technischen Hürde, die bislang unüberwindbar schien.