Schweiß ist eine effektive Körperflüssigkeit zur Analyse verschiedener Bioanalyten im Körper ohne Blutentnahmen. Ein Schweißsensor beispielsweise kann die Beschwerden von Diabetikern reduzieren, die wiederholt Blut abnehmen müssen. Es kann auch in tragbaren Geräten für die tägliche Gesundheitsüberwachung verwendet werden. Das derzeit größte Hindernis für die Verbreitung dieser Sensoren sind jedoch unsere eigenen unregelmäßigen und niedrigen Sekretionsraten.
Ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Kilwon Cho vom Chemical Engineering Department von POSTECH, Korea, hat vor kurzem ein Hautpflaster entwickelt. Das Gerät sammelt schnell Schweiß und vermeidet kontinuierliche Blutentnahmen. Wie funktioniert? Nachahmung des Prinzips hinter den Stacheln von Kakteen.
Kakteen, die in trockenen Umgebungen wachsen, bewegen die Wassertropfen, die sich auf den Spitzen der Dornen bilden, zur Basis, um zu überleben. Während dieses Vorgangs bewegen sich die feinen Wassertropfen aufgrund des Druckunterschieds, der innerhalb und außerhalb der gekrümmten Oberfläche des Wassertropfens wirkt. Ein Phänomen namens Laplace-Druck.
Dank der Natur auf Blutabnahmen verzichten
Das gerade vom POSTECH-Forschungsteam entwickelte Pflaster wendet das gleiche Prinzip an, das die Stacheln von Kakteen anwenden, um Wasser zu sammeln. Wissenschaftlern gelang es, keilförmige Modelle mit Oberflächen herzustellen superhydrophob/ superhydrophil. Bei diesem System bewegt sich ein Schweißtropfen auf der keilförmigen Oberfläche spontan in Richtung des breiten Endes, weil die Laplace-Druckdifferenz zwischen der vorderen und hinteren Oberfläche des Tropfens maximiert wird.
Die Ergebnisse bestätigen, dass diese auf dem Patch eingravierten Kanäle Schweiß unabhängig von ihrer Neigung schnell und spontan aufnehmen können, ohne dass zusätzlicher Kraftaufwand erforderlich ist. Darüber hinaus weist der keilförmige Kanal eine hervorragende Schweißsammeleffizienz auf – er transportiert fast alle Schweißtröpfchen zum Sensorbereich, ohne viel im Kanal zu hinterlassen. Es ist viel schneller als herkömmliche mikrofluidische Kanäle. Dies ermöglicht es dem Pflaster, das Blut ohne Probenentnahme kontinuierlich zu überwachen.
Schwierigkeiten bei der Schweißabscheidung haben seine Verwendung in tragbaren Gesundheitsgeräten behindert. Dieses neu entwickelte Pflaster löst das Problem, indem es Schweiß schnell sammelt und seine Verwendung in verschiedenen tragbaren Gesundheitsgeräten, einschließlich der Blutzuckermessung, erleichtert.
Kilwon Cho, POSTECH
