Wissenschaftler der Pohang University of Science and Technology in Südkorea (POSTECH) haben ein schweißsammelndes Pflaster entwickelt, das darauf basiert, wie Kaktusstacheln Wasser anziehen. Das Pflaster, das schnell auf biochemische Stoffe im Schweiß reagiert und die kontinuierliche Überwachung von Veränderungen der biochemischen Stoffe im Schweiß entsprechend den Veränderungen im Blut des Trägers ermöglicht, könnte Diabetespatienten helfen, die wiederholt Blut abnehmen müssen, und könnte auch in tragbaren Geräten für die tägliche Gesundheitsüberwachung Verwendung finden.
Es wird erwartet, dass Schweißsensoren in Zukunft ein effektives tragbares Gerät für die nicht-invasive Gesundheitsüberwachung sein werden. Die Erfassung von Schweißsekreten ist nützlich für die Analyse von Bioanalyten im Körper, ohne dass Blut abgenommen werden muss, kann aber durch unregelmäßige und geringe Schweißsekretionsraten behindert werden. In dieser neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Advanced Materials [Son et al. Adv. Mater. (2021) DOI: 10.1002/adma.202102740] veröffentlicht wurde, wurde jedoch ein Pflaster entwickelt, das auf die Haut geklebt werden kann und den Schweiß schnell auffängt, indem es das Prinzip der Kaktusstacheln nachahmt.
Da Kakteen in einer trockenen Umgebung wachsen, müssen sie Wassertröpfchen, die sich an der Spitze ihrer Stacheln bilden, zu ihrer Basis transportieren, um zu überleben. Bei diesem Prozess bewegen sich die Wassertröpfchen aufgrund des Druckunterschieds zwischen der Innen- und der Außenseite der gekrümmten Oberfläche des Wassertröpfchens, ein Phänomen, das Laplace-Druck genannt wird.
Dieses Prinzip wurde genutzt, um die Struktur des Kaktusstachels mit keilförmigen Benetzungsmustern mit superhydrophoben/superhydrophilen Oberflächen nachzuahmen, wodurch sich Schweißtropfen auf der keilförmigen Oberfläche spontan zum breiten Ende des Keilmusters bewegen konnten. Dies war darauf zurückzuführen, dass der Laplace-Druckunterschied zwischen der Vorder- und der Rückseite des Tropfens maximiert wurde. Diese keilförmigen Kanäle sammeln den Schweiß schnell und spontan, unabhängig von der Neigung der mikrofluidischen Kanäle, und erfordern keine zusätzliche Kraft.
Der keilförmige Kanal zeigt auch eine nützliche Schweißsammel-Effizienz, da er fast alle Schweißtropfen zum Sensorbereich transportiert, ohne viel im Kanal zu hinterlassen. Das bedeutet, dass er Schweiß viel schneller sammeln kann als herkömmliche mikrofluidische Kanäle, um die Bioanalyten kontinuierlich zu überwachen. Das Pflaster bietet daher eine gute Schweißsammel-Effizienz und reduziert die Zeit, die benötigt wird, um den Sensorbereich durch den Transport von Schweiß zu füllen.
Der Leiter des Teams, Kilwon Cho, sagte: "Die Schwierigkeiten bei der Sammlung von Schweiß haben seine Verwendung in tragbaren Gesundheitsgeräten behindert. Dieses neu entwickelte Pflaster löst dieses Problem, indem es Schweiß schnell auffängt und seine Verwendung in verschiedenen tragbaren Gesundheitsgeräten, einschließlich der Blutzuckerüberwachung, erleichtert."
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