Armband misst Mikroplastik im Körper

Es ist mehr als 50 Jahre her, dass der erste wissenschaftliche Fachartikel über Plastikverschmutzung im Meer erschienen ist. Seither fanden Forscherinnen und Forscher Plastikpartikel in der Arktis, auf Berggipfeln, in Meerestieren, Vögeln und auch im menschlichen Körper.

Die Kunststoffrückstände im Körper zu erfassen ist allerdings herausfordernd, weil oft invasive Techniken oder Spezialequipment nötig sind. Ein Team der Universität von Tartu in Estland und der Universität von Helsinki in Finnland haben kürzlich auf einer Fachkonferenz ein Wearable präsentiert, das dies stark vereinfachen soll.

SWAN ist ein Armband, das Spuren von Plastik unter menschlicher Haut messen kann. Wie die Forscherinnen und Forscher in ihrer Veröffentlichung erklären, könnte diese Methode bestehende Technologien wie Smartwatches und smarte Ringe verbessern.  

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Breite Anwendung ermöglichen

Mikroplastik, das sich im Körper anreichert, kann zu gesundheitlichen Problemen führen. Es sei daher wichtig, es frühzeitig in der Breite der Bevölkerung zu erkennen, so das Forschungsteam. SWAN, der Prototyp für einen optischen Biosensor in Form eines Armbands, besteht daher aus preiswerten, bereits etablierten Bauteilen, wie sie in verbreiteten Wearables verbaut sind.

Heutige Smartwatches setzen auf LEDs, die Licht ausstrahlen, sowie Sensoren, die das von der Haut zurückgeworfene Licht analysieren. Daraus können z. B.  Rückschlüsse auf Herzfrequenz und Blutdruck geschlossen werden. Dasselbe Prinzip lässt sich auf mögliche Plastikpartikel im menschlichen Körper übertragen. SWAN nutzt dafür weißes Licht, sowie UV- und Infrarotstrahlung. 

Lichtreflexion

Wie die Forscherinnen und Forscher schreiben, ist die Lichtreflexion von Plastik unter der Haut stabil. Außerdem lassen sich unterschiedliche Kunststofftypen anhand dessen deutlich voneinander unterscheiden.

Die Größe der Partikel wirkt sich ebenfalls auf das zurückgeworfene Licht aus. Derzeit sei es möglich, Mikroplastik in der Größe von etwa 1.000 Mikrometern, das entspricht in etwa der Größe eines Salzkorns, zu detektieren. Damit der Sensor tatsächlich im klinischen Bereich nützlich wird, müssten noch weit kleinere Partikel erkannt werden.

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Weitere Belastungen messen

Im Experiment wurde der Sensor an künstlich nachgebildeter Haut in verschiedenen Tönen sowie an Schweinehaut getestet. Der natürliche Blutfluss eines lebendigen Menschen würde im Vergleich dazu zusätzliche Interferenzen erzeugen, wie im Forschungsartikel betont wird. Daher müsse für diese Anwendung die Empfindlichkeit noch erhöht werden. Zudem sind Verbesserungen an den Wellenlängen der LEDs denkbar.

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Neben Plastikpartikeln könnte diese Art von Sensor zukünftig auch Feinstaub, Asbest oder Schwermetalle im Körper messen. Es soll damit außerdem möglich werden, die Genauigkeit von Messungen zur Sauerstoff-, Glukose- oder Alkoholkonzentration im Blut zu verbessern.