Textile Glukose-Biosensoren überwachen Glukosespiegel

Für die Überwachung von Gesundheitsdaten, in Echtzeit oder ambulant, ist die Entwicklung von faserförmigen, tragbaren Hochleistungssensoren für die nächste Generation intelligenter Textilien von großer Bedeutung. Den Wissenschaftlern um Yunmeng Zhao von der Monash University ist es in dieser Studie gelungen elastische Goldfaser-basierte Glukose-Biosensoren herzustellen.

Zuvor lag der wissenschaftliche Fokus lediglich auf der Überwachung von physikalischen Parametern wie Druck und Dehnung, die allgemein mit körperlichen Aktivitäten verbunden sind. Die Entwicklung von Enzym-basierten nicht invasiven tragbaren elektrochemischen Sensoren, die biochemische Vitalwerte wie z.B. den Glukosespiegel im Schweiß bestimmen können, ist aktuell für die Bedürfnisse von Diabetikern von besonderem Interesse.

Um diese Bedürfnisse zu erfüllen, ist das Design von hochelastischen Fasern mit hoher Leitfähigkeit, einfacher Enzymimmobilisation und dehnungsunempfindlichen Eigenschaften vonnöten. Dies ist besonders wichtig, damit die beim Tragen wirkenden Zugkräfte keinen negativen Einfluss auf die Genauigkeit der Messwerte haben.

Zhao und seine Kollegen haben eine elastische Goldfaser-basierte, elektrochemische Plattform mit 3 Elektroden entwickelt, die die Kriterien für eine derartige tragbare, textile Glukose-Biosensorik erfüllen kann. Die Goldfaser konnte mit Preußisch Blau und Glukoseoxidase funktionalisiert werden, sodass eine Arbeitselektrode entstand. Mit Ag/AgCl modifiziert konnte die Goldfaser als Referenzelektrode fungieren und nicht modifiziert diente sie als Gegenelektrode.

Die so hergestellten textilen Glukose-Biosensoren erreichten einen linearen Messbereich von 0–500 μM und eine Sensitivität von 11,7 μA/mM/cm2. Die Autoren betonen, dass die Leistungsfähigkeit des Sensors selbst bei einer Dehnung um 200% erhalten blieb, was die mögliche reale Anwendung in der tragbaren biochemischen Diagnostik von humanem Schweiß im alltäglichen Leben mit allen seinen Bewegungen ermöglichen könnte.

Fazit
Intelligente Textilien könnten zukünftig bei der Überwachung der Glukosespiegel bei Diabetikern eine Rolle spielen. Ein Team aus Australien hat nun einen tragbaren Goldfaser-basierten Biosensor zur biochemischen Diagnostik von Schweiß entwickelt. (sh)

Autoren: Zhao Y et al.
Korrespondenz: Wenlong Cheng; [email protected]
Studie: Highly Stretchable and Strain-Insensitive Fiber-Based Wearable Electrochemical Biosensor to Monitor Glucose in the Sweat
Quelle: Anal Chem 2019 May 21;91(10):6569–6576.
Web: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.9b00152