Wie Biosensoren in der Kleidung neuromuskuläre Erkrankungen aufspüren

Forscher haben einen kostengünstigen, bioelektrischen Sensor entwickelt, der neuromuskuläre Erkrankungen erkennt. Der Sensor misst Elektromyographie-Signale, die in Muskeln erzeugt werden, wenn sie sich zusammenziehen. Der Biosensor aus Silberpaste mit einer goldenen Schicht aus Nanopartikeln lässt sich außerdem direkt in ein Kleidungsstück integrieren. Das Ergebnis war ein Detektor, der sowohl leitfähig ist als auch die Haut nicht reizt.

Innovative Biotechnologie gegen neuromuskuläre Erkrankungen einsetzen

Bioelektrische Sensoren auf der Haut können dabei helfen, elektrische Signale im Körper wie Herzaktivität und Muskelkontraktion zu messen. Während die neue Forschung wertvolle Informationen für Kliniker liefert, kann herkömmliche bioelektrische Sensortechnologie ineffektiv, unbequem, teuer und schwierig herzustellen sein. Die Entwickler des Sensors berichten, dass Signale, die sie damit bei Muskelaktivität messen, eine Spannung über einen bestimmten Zeitraum darstellen. Da sich dieser in Kleidung integrieren lässt, bietet dies dementsprechend einen besseren Hautkontakt und eine stärkere Signalübertragung. Zunächst druckten die Forscher Silberpaste direkt auf Stoff. Silber ist leitfähig, was es zu einem guten Material zur Erkennung elektrischer Signale macht. Es ist jedoch auch etwas giftig, so dass eine längere Exposition zu Hautreizungen führen kann. Um solche Probleme zu lösen und den vollen Nutzen daraus zu ziehen, lagerte das Team eine Schicht aus Gold-Nanopartikeln auf dem Silber ab. Das Gold kapselt die Silberpartikel vollständig ein und verhindert, dass sie die Haut berühren.

Die vom Forschungsteam für das Projekt verwendeten Mengen an Gold und Silber waren klein genug, um auch noch günstig zu bleiben. Die Wissenschaftler testeten die Leistung des Biosensors, indem sie diesen auf den Bizeps und die Finger legten und das erkannte Signal überwachten, während diese Muskeln verschiedene Übungen absolvierten. Da der Sensor Teil des Stoffes und für eine lange Nutzungsdauer ausgelegt ist, sollte er dem Waschen standhalten können. Darüber hinaus testeten die Forscher die Sensorleistung nach mehreren Waschgängen erneut und stellten fest, dass diese hoch blieb. Diese Studie bietet nicht nur ein tragbares Gerät, das den Komfortfaktor hat, sondern auch eine hervorragende Leistung und Biokompatibilität, so die Autoren. Das Team glaubt, dass der Einsatz dieser Drucktechnik auf Textilien zukünftige bioelektrische Sensoren revolutionieren könnte.