Sensor-Tattoo: Nur eine von vielen Optionen für die Innovation (Foto: ucsd.edu)
San Diego – Nanotechniker an der University of California, San Diego (UCSD) haben Tinten entwickelt, mit denen jeder Sensoren zeichnen kann. Denn die Tinten reagieren mit verschiedenen Chemikalien wie Glukose und sind in Kugelschreiber gefüllt – zum Schreiben beispielsweise auf Haut oder Blättern. Das Anwendungspotenzial ist gross und reicht von der Blutzucker-Messung für Diabetiker bis zum Aufspüren von Sprengstoffen auf dem Schlachtfeld.
Das Team um Joseph Wang, Leiter des Instituts für Nanotechnik an der UCSD, hat bereits in der Vergangenheit mit temporären Tattoos zur Blutzuckermessung experimentiert. Dabei kam eine Tinte zum Einsatz, die auf Glucose reagiert, aber noch auf ein Material mit eingebauten Elektroden geschrieben werden musste. Die jetzige Entwicklung geht hier noch einen Schritt weiter, denn die Tinte selbst fungiert als die nötigen Elektroden. Zudem hat das Team darauf geachtet, dass die Hightech-Tinte für Mensch und Pflanzen unschädlich ist und auch bei längerer Aufbewahrung wirklich nutzbar bleibt.
Potente Mischung
Um den Anforderungen gerecht zu werden, setzt das Team auf eine ausgeklügelte Materialmischung. Die Hightech-Tinte enthält Polyethylenglycol als Bindemittel, Graphit-Pulver für die elektrische Leitfähigkeit und den antibakterillen Wirkstoff Chitosan, der hier die Haftung der Tinte an verschiedenen Oberflächen unterstützt. Der beispielsweise aus Kaugummis bekannte Zuckerersatz Xylitol wiederum dient in der Mischung als Stabilisator für jene Enzyme, die wirklich mit den nachzuweisenden Chemikalien reagieren und so die eigentliche Funktion der Sensoren sichern.
«Unsere neue biokatalytische Stift-Technologie, die auf neuartigen enzymatischen Tinten basiert, ist vielversprechend für ein breites Anwendungsspektrum», so Wang. Neben der Blutzuckermessung auch mit direkt auf der Haut geschriebenen Sensoren umfasst das beispielsweise den Nachweis von Umweltgiften und schädlichen Chemikalien. In Tests haben die Forscher einen Sensor, der die Industriechemikalie Phenol nachweist, einfach auf ein Blatt gezeichnet. Mit passenden Änderungen der Tinten-Mischung sollte Ähnliches auch für Schwermetalle oder Pestizide funktionieren. Auch der Nachweis von Nervengiften oder Sprengstoffen auf Schlachtfeldern ist vorstellbar.
Viel Entwicklungspotenzial
Den aktuellen Entwicklungsstand der Sensor-Tinte hat Wangs Team aktuell unter dem Titel «Biocompatible Enzymatic Roller Pens for Direct Writing of Biocatalytic Materials: ‹Do-it-yourself› Electrochemical Biosensors» im Journal «Advanced Healthcare Materials» vorgestellt. Bis Sensor-Stifte wirklich breit zum Einsatz kommen, könnte es aber noch dauern. Die Forscher wollen unter anderem noch ermöglichen, dass sich die Sensoren drahtlos mit passenden Messgeräten verbinden und näher erforschen, wie gut die Entwicklung unter ungünstigen Umweltbedingungen wie extremen Temperaturen, schwankender Luftfeuchtigkeit und langer Sonneneinstrahlung funktioniert. (pte/mc/ps)
