Schweiß ist eine wirksame Körperflüssigkeit zur Analyse verschiedener Bioanalyten im Körper ohne Blutabnahmen. Ein Schweißsensor zum Beispiel kann bei Diabetikern, die immer wieder Blut abnehmen müssen, die Beschwerden reduzieren. Es kann auch in tragbaren Geräten für die tägliche Überwachung der Gesundheitsversorgung verwendet werden. Das größte Hindernis für die Verbreitung dieser Sensoren sind derzeit 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 an den Dornenspitzen bilden, zur Basis, um zu überleben. Bei diesem Vorgang bewegen sich die feinen Wassertropfen aufgrund der Druckdifferenz, die auf der Innen- und Außenseite 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 zum Sammeln von Wasser anwenden. Wissenschaftlern gelang es, keilförmige Modelle mit Oberflächen herzustellen superhydrophob/ superhydrophil. Bei diesem System bewegt sich ein Schweißtropfen auf der keilförmigen Oberfläche spontan zum breiten Ende, weil die Laplace-Druckdifferenz zwischen der vorderen und hinteren Oberfläche des Tropfens maximiert wird.
Die Ergebnisse bestätigen, dass diese auf dem Pflaster eingravierten Kanäle unabhängig von ihrer Neigung schnell und spontan ohne zusätzlichen Kraftaufwand Schweiß sammeln können. Darüber hinaus zeigt der keilförmige Kanal eine hervorragende Schweißsammeleffizienz - er transportiert fast alle Schweißtröpfchen zum Erfassungsbereich, 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 Schweißsammlung haben die Verwendung in tragbaren Gesundheitsgeräten behindert. Dieses neu entwickelte Pflaster löst das Problem, indem es schnell Schweiß sammelt und seine Verwendung in verschiedenen tragbaren Gesundheitsgeräten, einschließlich der Blutzuckermessung, erleichtert.
Kilwon Cho, POSTECH
