Schwere Schäden vermeiden
Gao hat zuvor bereits Sensoren entwickelt, die anhand der Schweißabsonderungen Cortisol, ein mit Stress verbundenes Hormon sowie das Coronavirus und einen Biomarker erkennen, der auf eine Entzündung im Körper hinweist. Ein niedriger Östradiolspiegel kann zu Osteoporose, Herzerkrankungen und sogar Depressionen führen. Um ihn zu kontrollieren, muss die Patientin heute eine Klinik oder Arztpraxis aufsuchen, um sich Blut für die Analyse in einem Labor entnehmen zu lassen. Auch für Testkits für zu Hause ist es erforderlich, dass Blut- oder Urinproben per Post an ein Labor geschickt werden.
Der neue Sensor, so die Forscher, vereinfacht die Überwachung entscheidend, weil er den Spiegel direkt und in Echtzeit ermittelt. Der Sensor ist auf einer flexiblen Kunststoffmembran aufgebaut, verfügt über winzige geätzte Kanäle (Mikrofluidik), um kleine Mengen Schweiß in den Sensor zu leiten. Weitere Bestandteile sind mit Tintenstrahldruckern aufgebrachte Goldnanopartikel und Titankarbidfilme (MXene), die dem Sensor eine große Oberfläche und elektrische Leitfähigkeit verleihen.
Elektronen gezielt eingefangen
Die größte Herausforderung bestand laut den Wissenschaftlern darin, den Sensor für extrem geringe Konzentrationen zu sensibilisieren. Im Blut ist Östradiol in geringen Mengen enthalten, im Schweiß ist die Konzentration noch 50 Mal geringer. Als Signalgeber dient kurze einzelsträngige DNA, Aptamere genannt. Das sind Abschnitte der Erbinformation. Diese haben die Eigenschaft, Östradiol-Moleküle einzufangen.
Dabei werden Elektronen frei, die von einer Elektrode aus MXene-beschichteten Goldnanopartikeln aufgenommen werden. Das erzeugt ein spezielles Signal, das mit dem Östradiolspiegel korreliert. Diese Daten werden drahtlos an eine App übertragen, die auf einem Smartphone installiert ist. Auf dem Display erscheint dann der exakte Östadiol-Wert.
(pte)
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