Über eine Art Pflaster könnten in Zukunft medizinische Daten wie Herzschlag und Hirnströme gemessen werden. Amerikanischen Wissenschaftlern gelang es, verschiedene elektronische Komponenten in eine hauchdünne Kunststoffschicht zu integrieren. Außerdem glauben sie, über sensible Sensoren, die kleinste Bewegungen der Muskeln aufzeichnen, Menschen mit muskulären oder neurologischen Erkrankungen bei der Kommunikation helfen zu können.
US-Forschern ist es gelungen, winzige elektronische Komponenten in eine dünne Kunststoffschicht zu integrieren. Dazu laminierten sie die hochempfindlichen Teile in eine Art wasserlösliche Folie. Mit Wasser benetzt kann sie einfach auf die Haut geheftet werden ? wie ein Klebe-Tattoo. Dazu ist nicht einmal Kleber nötig: Weil sich das Material so eng an die Haut schmiegt, haftet es bereits mithilfe der sogenannten Van-der-Waals-Kräfte, also nach dem gleichen Prinzip wie Gecko-Füße an der Decke. Damit sich die normalerweise sehr spröden Bauteile der Elektronik reibungsfrei mit der Haut bewegen können, entwarfen die Ingenieure zudem extrem dünne, wellenförmig gebogene Drähte, die sie in die Kunststoffschicht integrierten. Diese Maschenzaun-Struktur dehnt und streckt sich mit den Bewegungen der Haut.
Um die Leistungsfähigkeit der elektronischen Haut zu testen, bauten die Wissenschaftler Sensoren ein, wie sie etwa zur Überwachung von Herzschlag oder Muskelbewegungen benutzt werden. Ergebnis: Die Daten, die die winzigen Bauteile aufzeichneten, entsprachen exakt denen, die mit herkömmlichen Geräten erfasst worden waren. Das zeige, dass das System hervorragend für die medizinische Überwachung und Diagnose geeignet sei, so die Forscher. Die Einsatzmöglichkeiten sehen sie vor allem dort, wo herkömmliche Elektroden nur sehr schlecht oder mit großen Unannehmlichkeiten angebracht werden können, etwa bei EEGs oder Langzeit-EKGs. Todd Coleman, Professor an der Universität in San Diego, verspricht sich davon unter anderem neue Erkenntnisse im Bereich der Hirnforschung: Laut dem Ingenieur ist es nun möglich, EEGs auch im Alltag und nicht nur unter künstlichen Laborbedingungen, angeschlossen an Kabel, zu untersuchen. Mit dem Tragekomfort des elektronischen Tattoos seien Langzeituntersuchungen im Alltag der Patienten möglich, ohne dass diese in ihrer Bewegungsfreiheit beeinträchtigt sind.
Neben medizinischen Sensoren statteten die Forscher ihre elektronische Haut auch mit LEDs, Radiosendern und schnurlosen Antennen sowie Solarzellen zur Energieversorgung aus. Das nächste Ziel der Wissenschaftler ist es nun, die einzelnen Komponenten und Sensoren miteinander zu verbinden, so dass sie in einer Art Netzwerk zusammenarbeiten. Neben der Überwachung von Körperfunktionen sei auch denkbar, die hauchdünnen Elektronikhäutchen einzusetzen um damit beispielsweise Querschnittsgelähmte oder Menschen mit muskulären oder neurologischen Erkrankungen bei der Kommunikation zu helfen. So können Computer mithilfe der Sensoren geringste Bewegungen der Haut am Hals wahrnehmen und in eine Art einfache Sprache übersetzen.
Wann die elektronische Haut verfügbar sein wird, ist bislang noch nicht klar. Die Wissenschaftler haben jedoch bereits eine Firma gegründet, die einige Anwendungen zur Marktreife weiterentwickeln und kommerzialisieren soll.
John Rogers (University of Illinois) et al.: Science, Bd. 333, S. 830, doi: 10.1126/science.1209094 wissenschaft.de ? Marion Martin
