Gesundheitscheck anhand von Schweiß

Von: Matthias Knapp

Bozen – Im Sensing Technologies Laboratory der Freien Universität Bozen werden Sensoren entwickelt, die im Schweiß Biomarker erfassen können, die mit der Reaktion des Immunsystems zusammenhängen. Ziel ist es, sie in tragbare Geräte zu integrieren und damit eine einfache, nicht invasive Erfassung gesundheitsrelevanter Informationen zu ermöglichen.

Was wäre, wenn ein tragbares Gerät künftig aus unserem Schweiß Informationen über unseren Gesundheitszustand gewinnen könnte? An dieser Vision arbeiten Forschende des Sensing Technologies Laboratory der Freien Universität Bozen unter der Leitung von Professorin Luisa Petti. Dort werden flexible Sensoren entwickelt, die unter anderem Biomarker im Schweiß selbst in sehr niedrigen Konzentrationen nachweisen können. Eines der Projekte in diesem Bereich, das vom Unternehmen Empatica mitfinanziert wurde, stammt von Moritz Ploner. Der Südtiroler Forscher hat einen Sensor entwickelt, der gleichzeitig zwei Zytokine erfassen kann: Interleukin-6 (IL-6) und Tumornekrosefaktor alpha (TNF-alpha). Zytokine sind Moleküle, die an Prozessen des Immunsystems beteiligt sind. Veränderungen ihrer Konzentration können mit unterschiedlichen Erkrankungen wie Sepsis, Krebs, COVID-19 oder Parkinson in Zusammenhang stehen.

Der an der unibz entwickelte Sensor verwendet Elektroden auf Kohlenstoffbasis, die auf ein flexibles Trägermaterial gedruckt werden. Dabei handelt es sich um eine vergleichsweise kostengünstige und skalierbare Lösung, die sich der Körperoberfläche anpasst und künftig in ein tragbares Gerät integriert werden soll.

Zur Erkennung der Zytokine durch den Sensor wird die Oberfläche der Elektroden mit Goldnanopartikeln und Aptameren beschichtet. Aptamere sind kurze DNA-Sequenzen, die ein bestimmtes Molekül selektiv erkennen und sich daran binden können. Damit sie sich an die Zytokine binden können, muss der Schweiß gesammelt und zum Sensor geleitet werden. Die Forschenden haben deshalb ein Mikrofluidiksystem entwickelt, das den Schweiß von der Hautoberfläche aufnimmt und zum Analysebereich transportiert.

Zusätzlich arbeitet die Forschungsgruppe an einem System auf Basis der Iontophorese. Dabei wird die Schweißproduktion lokal durch einen sehr schwachen, für den Menschen nicht wahrnehmbaren elektrischen Strom angeregt, um eine ausreichende Menge an Schweiß für die Analyse zu gewinnen.

Der Zytokin-Sensor wurde bereits mit Schweißproben von 20 Personen getestet. Die Versuche zeigten, dass das System IL-6 und TNF-alpha auch in verschiedenen Schweißproben nachweisen kann, die sich etwa hinsichtlich ihres pH-Werts und ihrer Zusammensetzung unterscheiden.

Dies ist ein wichtiger Schritt in Richtung realistischer Anwendungsbedingungen. Bis die Technologie zu einem vollständig tragbaren Gerät weiterentwickelt werden kann, sind jedoch noch weitere Arbeiten erforderlich.

Das nächste Ziel besteht darin, den Sensor, die Mikrofluidik und die tragbare Elektronik zur Erfassung und Verarbeitung der Signale in einem einzigen System zu vereinen. So soll ein vollständig tragbares Gerät entstehen, das gesundheitsrelevante Biomarker direkt am Körper nicht invasiv erfassen kann. Parallel dazu wollen die Forschenden die Zahl der gleichzeitig messbaren Biomarker erhöhen und die Plattform auf weitere Moleküle und Hormone im Schweiß ausweiten, die mit unterschiedlichen medizinisch relevanten Erkrankungen in Verbindung stehen.

„Unser Ziel ist es, anhand des Schweißes Rückschlüsse auf den Gesundheitszustand eines Menschen zu ziehen“, erklärt der unibz-Forscher Moritz Ploner. „Die Möglichkeit, mithilfe eines flexiblen, nicht invasiven Sensors mehrere Biomarker gleichzeitig nachzuweisen, könnte den Weg für eine kontinuierliche und personalisierte Erfassung gesundheitsrelevanter Biomarker ebnen. Wir haben die Funktionsfähigkeit des Sensors bereits mit menschlichen Schweißproben überprüft. Die nächste Herausforderung besteht nun darin, Sensor, Mikrofluidik und Elektronik in einem einzigen tragbaren Gerät zu vereinen und die Technologie für den Einsatz im Alltag immer einfacher zu machen.“

Die Forschungsarbeit wurde mit dem ersten Preis in der Kategorie Naturwissenschaften des Euregio Young Researcher Award 2026 ausgezeichnet, der junge Forschende aus der Euregio würdigt.