Wer schon einmal seine Muskel-, Herz- oder Hirnaktivität untersuchen lassen musste, kennt die Elektroden, die dafür auf die Haut geklebt werden. Ein Forschungsteam der TU Graz hat nun die „nächste Generation“ dieser Elektroden entwickelt, die fast unmerklich auf der Haut angebracht werden können.
Wenige Nanometer dick
Die Tattoo-Elektroden werden genauso wie temporäre Tattoos für Kinder auf die Haut aufgebracht. Das dafür genutzte Transferpapier enthält eine dünne Schicht aus Ethylcellulose, auf die die Elektroden gedruckt werden. Die wiederum bestehen aus leitfähigen Polymeren, also Kunststoffen.
„In einigen Fällen bringen wir auch ultradünne Metallschichten wie Silber oder Gold ein, um eine leitende externe Verbindung herzustellen“, erklärt der Forscher Francesco Greco von der TU Graz, der maßgeblich an der Entwicklung der Tattoo-Elektroden beteiligt ist. Aufgetragen auf der Haut ist das Ganze so dünn, dass es von der Trägerin oder dem Träger kaum bemerkt wird, nur etwa 700 bis 1000 Nanometer (0,0007-0,001 Millimeter).
Foto: Greco – TU Graz.
Haut atmet durch die Elektrode
Elektroden müssen manchmal über längere Zeiträume auf der Haut bleiben, da ist natürlich die Hautverträglichkeit sehr wichtig. Temporäres Tattoo-Papier zu verwenden war für die Forscher*innen naheliegend, da es ja bereits für den Hautkontakt verwendet wird. Die verwendete Ethylcellulose ist ein biokompatibles und biologisch abbaubares Material. „Die Tattoo-Elektrode lässt Ihre Haut ‚atmen'“, erklärt Francesco Greco. „Weder Hautfeuchtigkeit noch wachsende Haare stören sie in ihrer Funktion.“
Die Elektrode ist auf der Haut also kaum wahrnehmbar. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie über einen längeren Zeitraum verwendet werden kann, ohne ausgewechselt werden zu müssen. Das liegt daran, dass normalerweise ein Gel benötigt wird, um eine Elektrode leitfähig zu machen. Das trocknet aber nach acht Stunden aus und muss erneuert werden. Bei der Tattoo-Elektrode ist das nicht der Fall. „Das sind die ersten Elektroden, die lange an Ort und Stelle bleiben können, ohne, dass ihre Funktion beeinträchtigt wird“, sagt Greco.
Foto: Greco – TU Graz.
Die Zukunft der medizinischen Wearables
Genau wie temporäre Tattoos können die Elektroden nach der Verwendung mit Wasser und Seife abgewaschen werden. In den Tests der Forscher*innen haben sie auch nach drei bis fünf Tagen noch gut funktioniert, je nachdem, an welcher Stelle am Körper sie angebracht waren.
Noch sind die Tattoo-Elektroden nicht in Verwendung, da sie erst einen Zertifizierungsprozess durchmachen müssen. Sie geben aber einen Vorgeschmack auf die Zukunft der medizinischen High-Tech Wearables. Trends in diesem Bereich, so Francesco Greco, sind unter anderem die Messung verschiedenster biometrischer Parameter. So könnten Mediziner*innen zukünftig etwa die Hauttemperatur, den pH-Wert oder auch Blutzuckerwerte mittels „Tattoo“ überwachen.
Foto: Lunghammer – TU Graz.
Titelbild: Greco – TU Graz.
