Ein Team um Gilberto Siqueira von der Forschungsanstalt Empa hat mit kanadischen Kollegen Hautsensoren aus Nanocellulose und Silberpartikeln entwickelt. Nur einen halben Millimeter dick, flexibel und besonders bioverträglich könnten solche Sensoren dereinst auf die Haut von Patienten geheftet werden, um Blutwerte zu überwachen.

Für das Projekt, das die Empa in ihrem Magazin «Empa Quarterly» vorstellte, benutzten die Forschenden die Nanocellulose als «Tinte» im 3D-Druckverfahren. Nanocellulose kann aus Holz gewonnen werden, wird aber beispielsweise auch von bestimmten Bakterienarten gebildet, die sich daraus ein Gerüst als Lebensraum bilden. Wegen ihrer mechanischen Eigenschaften und Bioverträglichkeit ist dieser Rohstoff für verschiedene Anwendungen wie Beschichtungen, Verpackungen, aber auch als Gerüst für dreidimensionale Zellkulturen für die Medizin interessant.

Cellulose mit Silber

Damit der Sensor elektrisch leitfähig wird, versetzten die Forschenden um Siqueira die gallertartige Nanocellulose vor dem 3D-Druck mit Silberfäden. In verschiedenen Tests ermittelten sie das geeignete Mischungsverhältnis, damit sich ein dreidimensionales Netzwerk aus Nanocellulose und Silberfäden bildet.

Die Flexibilität der Cellulose-Nanofasern verglich Siqueira mit der von gekochten Spaghetti, «allerdings mit einem Durchmesser von nur rund 20 Nanometern und weniger Mikrometern Länge», hiess es im Magazinartikel.

Die so erzeugten Sensoren können Stoffwechselparameter wie beispielsweise die Konzentration an Calcium, Kalium und stickstoffhaltigen Ammonium-Ionen messen, schrieb die Empa. Die Messwerte sendet der elektrochemische Hautsensor anschliessend an einen Computer für die weitere Datenverarbeitung.

In einem nächsten Schritt wollen die Forschenden den Sensor weiter verbessern und zum Beispiel die Silberpartikel durch andere leitfähige Materialien auf Kohlenstoffbasis ersetzen. Das würde die Sensoren nicht nur bioverträglich, sondern auch komplett biologisch abbaubar machen.