Handig voor sporters: een alarm dat afgaat als je dreigt uit te drogen. Dat is mogelijk met de tattoo-sensor, ontwikkeld door de Oostenrijkse doctoranda Katrin Unger. Deze sensor meet de pH-waarde van de huid en kan zo veranderingen die de gezondheid kunnen schaden, vroegtijdig herkennen. De pH is een maat voor de zuurgraad van een waterige oplossing. Je kunt ook de pH-waarde van de menselijke huid meten. De huid van een gezond persoon is licht zurig met een gemiddelde pH-waarde van 5,5. Dit wordt veroorzaakt door lichaamseigen zure stoffen, zoals zweet en talg.
Men spreekt van een zure mantel die de huid beschermt tegen uitdroging en ziekteverwekkers. Milieu-invloeden, ziekten of medische behandelingen kunnen de pH-waarde van de huid veranderen, de zure mantel vernietigen en het risico op infectie verhogen.
Flexibel materiaal
Katrin Unger promoveert aan het Institute of Solid State Physics van de Graz University of Technology. Ze werkt aan de ontwikkeling van een tattoo-sensor die het mogelijk maakt om schadelijke veranderingen in de huid vroegtijdig op te sporen. Door de tatoeageachtige vorm is de sensor nauwelijks waarneembaar en elastisch, zodat hij flexibel de bewegingen van de huid volgt.
De tattoo-sensor kan worden gebruikt in de medische sector, zoals bij speciale chemotherapie, waarbij de pH van de huid verandert. Maar ook sporters kunnen de tattoo-sensor dragen om uitdroging tijdens het sporten te meten, legt de onderzoeker uit.
pH-actief polymeer
De technologie is gebaseerd op een inkjetprinter die elektrische verbindingen op een soort tatoeagepapier print. Deze ‘printplaat’ is gemaakt van plastic en is dunner dan een mensenhaar. Op deze bedrukte kunststof elektroden wordt vervolgens een polymeer-gel aangebracht. Door de toepassing van een op vacuüm gebaseerde methode, worden de tere onderdelen goed beschermd en worden ze niet blootgesteld aan hoge temperaturen of oplosmiddelen.
De polymeergel is pH-actief en reageert op de pH van een vloeistof . Unger gebruikt hydrogel, die de vloeistof absorbeert als een spons. De hoeveelheid geabsorbeerde vloeistof is afhankelijk van de pH-omgeving rond de gel – en verandert de elektrische eigenschappen van de sensor. Deze geven op hun beurt informatie over de conditie van de huid.
Complexe probleemoplossing
Een van de onderzoeksproblemen is de gevoeligheid van polymeren voor transpiratie. Deze bevat veel verschillende analyten, die het systeem kunnen verwarren en het moeilijk maken om een eenduidige pH-waarde toe te kennen. Analyten zijn stoffen in een monster waarover in een chemische analyse een uitspraak moet worden gedaan. Bovendien is het exacte meetresultaat afhankelijk van de langdurige hechting van de verschillende lagen van de sensor. In het complex van tatoeage, elektroden, hydrogel en huid mag er geen sprake zijn van ablatie: het verdwijnen van materiaal door verdamping of erosie. Daarbij is de ‘tattoo’ slechts enkele micrometers dun, zodat het gemakkelijk kan scheuren.
Het project van Unger slaat een brug tussen basismateriaalonderzoek en een toepassingsgerichte sensor. Ze combineert de onderzoeksbenaderingen van twee onderzoeksgroepen van het Institut für Festkörperphysik aan de TU in Graz:
- Anna Maria Coclite, die werkt aan de productie van slimme kunsthuid;
- Francesco Greco, die gedrukte tatoeage-elektroden voor medische diagnostiek ontwikkelt;
Katrin Unger ontving onlangs nog het L’Oreal Österreich Stipendium, een beurs van 25.000 euro voor vrouwen in de wetenschap.
Ook interessant:
Hoe we de kans op resistentie voor antibiotica kunnen verkleinen
Hoe technologie stress kan verminderen.
De invloed van anti-conceptiepillen op het denkvermogen
