Wissenschaftler der Universität Sussex haben erfolgreich neue biologisch abbaubare Gesundheitssensoren getestet, die die Art und Weise verändern könnten, wie wir persönliche Gesundheits- und Fitnessüberwachungstechnologie erleben.
Das Team in Sussex hat die neuen Gesundheitssensoren – die beispielsweise von Läufern oder Patienten zur Überwachung von Herzfrequenz und Temperatur getragen werden – aus natürlichen Elementen wie Steinsalz, Wasser und Seetang in Kombination mit Graphen entwickelt. Da sie ausschließlich aus in der Natur vorkommenden Bestandteilen hergestellt werden, sind die Sensoren vollständig biologisch abbaubar und damit umweltfreundlicher als die üblicherweise verwendeten Alternativen auf Gummi- und Kunststoffbasis. Aufgrund ihrer natürlichen Zusammensetzung gehören sie auch zum aufstrebenden wissenschaftlichen Gebiet der essbaren Elektronik – elektronische Geräte, die man bedenkenlos verzehren kann.
Noch besser: Die Forscher fanden heraus, dass ihre nachhaltigen Sensoren auf Algenbasis die bestehenden Hydrogele und Nanomaterialien auf synthetischer Basis, die in tragbaren Gesundheitsmonitoren verwendet werden, in Bezug auf die Empfindlichkeit sogar übertreffen. Dadurch wird die Genauigkeit verbessert, denn je empfindlicher ein Sensor ist, desto genauer kann er die Lebenszeichen einer Person aufzeichnen.
Die Idee, Algen in einem Gesundheitsüberwachungsgerät zu verwenden, entstand, als der leitende Wissenschaftler Dr. Conor Boland, ein Physiker an der Universität von Sussex, während eines Einschlusses fernsah.
Dr. Conor Boland, Dozent für Materialphysik an der Fakultät für mathematische und physikalische Wissenschaften, sagte:
„Ich wurde zum ersten Mal dazu inspiriert, Algen im Labor zu verwenden, nachdem ich während des Einschlusses MasterChef gesehen hatte. Seetang verleiht Desserts eine weiche und elastische Struktur, die von Veganern und Vegetariern als Alternative zu Gelatine geschätzt wird. Das brachte mich zum Nachdenken: „Was wäre, wenn wir das mit Sensortechnik machen könnten?“.
„Für mich ist einer der aufregendsten Aspekte dieser Entwicklung, dass wir einen Sensor haben, der sowohl vollständig biologisch abbaubar als auch hochwirksam ist. Die Massenproduktion von nicht nachhaltigen Gesundheitstechnologien auf Gummi- und Kunststoffbasis könnte ironischerweise ein Risiko für die menschliche Gesundheit darstellen, da Mikroplastik beim Abbau in Wasserquellen versickert.
„Als frischgebackene Mutter sehe ich es als meine Verantwortung an, dafür zu sorgen, dass meine Forschung die Verwirklichung einer saubereren Welt für alle unsere Kinder ermöglicht.“
Seetang ist in erster Linie ein Isolator, aber durch Hinzufügen einer kritischen Menge Graphen zu einer Seetangmischung konnten die Wissenschaftler einen elektrisch leitfähigen Film erzeugen. Wenn der Film in ein Salzbad getaucht wird, nimmt er schnell Wasser auf, so dass ein weiches, schwammiges, elektrisch leitfähiges Hydrogel entsteht.
Die Entwicklung hat das Potenzial, die Technologie zur Gesundheitsüberwachung zu revolutionieren, da künftige Anwendungen der klinischen Wearable-Sensoren wie eine zweite Haut oder ein temporäres Tattoo aussehen würden: leicht, einfach anzubringen und sicher, da sie aus natürlichen Inhaltsstoffen hergestellt werden. Dies würde das Gesamterlebnis für den Patienten erheblich verbessern, ohne dass häufig verwendete und potenziell invasive Krankenhausinstrumente, Drähte und Kabel benötigt werden.
Dr. Sue Baxter, Direktorin für Innovation und Geschäftspartnerschaften an der Universität von Sussex, ist begeistert von den potenziellen Vorteilen dieser Technologie:
„An der Universität von Sussex haben wir uns verpflichtet, die Zukunft unseres Planeten durch Nachhaltigkeitsforschung, Fachwissen und Innovation zu schützen. Das Spannende an dieser Entwicklung von Dr. Conor Boland und seinem Team ist, dass sie gleichzeitig wirklich nachhaltig, erschwinglich und hochwirksam ist – und damit synthetische Alternativen übertrifft.
„Was in diesem Stadium der Forschung ebenfalls bemerkenswert ist – und ich denke, das spricht für die akribische Vorarbeit, die Dr. Boland und sein Team bei der Erstellung ihres Entwurfs geleistet haben – ist, dass es sich um mehr als einen Grundsatzbeweis für die Entwicklung handelt. Unsere Wissenschaftler aus Sussex haben ein Gerät geschaffen, das ein echtes Potenzial für die industrielle Entwicklung zu einem Produkt hat, von dem Sie oder ich in relativ naher Zukunft profitieren könnten.“
Dieser jüngste Forschungsdurchbruch folgt auf die Veröffentlichung einer Blaupause für die Entwicklung von Nanomaterialien durch die Wissenschaftler aus Sussex im Jahr 2019, in der eine Methode vorgestellt wurde, die Forscher anwenden können, um die Entwicklung von Sensoren aus Nanomaterialien zu optimieren.
Einer der Hauptautoren, der unter der Aufsicht von Dr. Boland an den Ergebnissen arbeitete, war der Sussex-MSc-Student Kevin Doty.
Kevin Doty, Masterstudent an der School of Mathematical and Physical Sciences der Universität Sussex, sagte:
„Ich habe früher Chemie unterrichtet, wollte aber mehr über Nanowissenschaften lernen. Mein Glücksspiel hat sich ausgezahlt, und es hat mir nicht nur mehr Spaß gemacht, als ich erwartet hatte, sondern ich hatte auch die Möglichkeit, die Informationen, die ich gelernt hatte, für die Arbeit an einer neuen Idee zu nutzen, die sich zu einer Erstveröffentlichung als MSc-Student entwickelt hat. Das Lernen über die Nanowissenschaften hat mir gezeigt, wie vielfältig und multidisziplinär dieses Gebiet ist. Jeder wissenschaftliche Hintergrund kann Wissen mit sich bringen, das sich auf einzigartige Weise auf dieses Gebiet anwenden lässt. Dies hat zu weiteren Studien im Rahmen eines Promotionsstudiums geführt und mir einen völlig neuen Karriereweg eröffnet, den ich vorher nicht in Betracht gezogen hätte.“
