Der nächste Blutdruck-Durchbruch: Temporäre Tattoos
Von Natalie Sabin
25. Juli 2022 - Während Wissenschaftler an tragbaren Technologien arbeiten, die das Gesundheitswesen zu revolutionieren versprechen, melden Forscher der University of Texas in Austin und der Texas A&M University einen großen Erfolg bei der Verfolgung eines sehr beliebten Ziels: eine nicht-invasive Lösung zur kontinuierlichen Blutdrucküberwachung zu Hause.
Und nicht nur das: Diese Entwicklung kommt in der überraschenden Form eines temporären Tattoos daher. Ja, das ist richtig: Genau wie die, die Kinder gerne tragen.
Die dünnen, aufkleberähnlichen, tragbaren elektronischen Tattoos können eine kontinuierliche, genaue Blutdrucküberwachung ermöglichen, berichten die Forscher in ihrer neuen Studie.
"Mit dieser neuen Technologie werden wir die Möglichkeit haben, zu verstehen, wie unser Blutdruck im Laufe des Tages schwankt. Wir werden in der Lage sein zu quantifizieren, wie sich Stress auf uns auswirkt", sagt Roozbeh Jafari, PhD, Professor für biomedizinische Technik, Elektrotechnik und Informatik an der Texas A&M und Mitautor der Studie.
Nicht nur Punkte, sondern das ganze Bild aufzeigen
Blutdruckmessgeräte für den Hausgebrauch gibt es schon seit vielen Jahren. Sie funktionieren genau wie die Blutdruckmessgeräte, die Ärzte in ihrer Praxis verwenden: Man legt den Arm in eine Manschette, drückt einen Knopf, spürt einen Druck auf den Arm und erhält einen Messwert.
Die Ergebnisse dieser Methode sind zwar genau, aber sie sind auch nur ein Moment. Unser Blutdruck kann im Laufe des Tages stark schwanken - vor allem bei Menschen mit labilem Bluthochdruck, bei dem der Blutdruck von einem Extrem zum anderen schwankt. Die Betrachtung von Punkt-zu-Punkt-Messwerten ist also ein bisschen so, als würde man sich auf ein paar Punkte in einem pointillistischen Gemälde konzentrieren - man könnte das Gesamtbild übersehen.
Ärzte können die kontinuierliche Überwachung auch nützlich finden, um falsche Messwerte aufgrund des "Weißkittelsyndroms" auszuschließen. Dies bedeutet, dass der Blutdruck einer Person aufgrund der Angst vor einem Arztbesuch ansteigt, es sich aber nicht um echten Bluthochdruck handelt.
Unterm Strich: Die Möglichkeit, den Blutdruck einer Person stunden- oder sogar tagelang kontinuierlich zu überwachen, kann klarere und genauere Erkenntnisse über den Gesundheitszustand einer Person liefern.
Wie funktionieren Tattoos zur Gesundheitsüberwachung?
Elektronische Tätowierungen zur Gesundheitsüberwachung sind nicht völlig neu. John A. Rogers, PhD, von der Northwestern University hat die Idee der Überwachung durch temporäre Tätowierungen bereits vor 12 Jahren vorgestellt. Einige Konzepte, wie z. B. UV-Überwachungs-Tattoos, waren bereits von Wissenschaftlern aufgegriffen und auf den Markt gebracht worden. Aber die bestehenden Modelle waren nicht für die Überwachung des Blutdrucks geeignet, so Deji Akinwande, PhD, Professor für Elektro- und Computertechnik an der University of Texas in Austin und ein weiterer Mitautor der Studie.
"[UV-Überwachungstattoos] sind sehr dick", sagt er. "Sie verursachen zu viel Bewegung, wenn sie zur Blutdruckmessung verwendet werden, weil sie herumrutschen.
Das texanische Forschungsteam arbeitete daher an der Entwicklung einer schlankeren und stabileren Lösung.
"Der Hauptbestandteil von E-Tattoos ist Graphen", sagt Akinwande.
Graphen ist ein Kohlenstoff, der dem eines Graphitstiftes ähnelt. Das Material ist leitfähig, das heißt, es kann kleine elektrische Ströme durch die Haut leiten. Bei der Blutdrucküberwachung unterstützt Graphen die bioelektrische Impedanzanalyse (BIA), eine Technologie, wie sie in intelligenten Waagen zur Messung des Körperfetts verwendet wird.
Bei E-Tattoos bleiben die dünnen Graphenschichten auf der Haut haften und verrutschen nicht, wodurch Artefakte" oder fehlerhafte Daten vermieden werden. Die E-Tattoos aus Graphen können etwa eine Woche lang auf der Haut getragen werden - also ungefähr so lange wie die bei Kindern beliebten temporären Tattoos.
Sobald das Graphen die Rohdaten erfasst hat, interpretiert ein Algorithmus für maschinelles Lernen die Informationen und liefert die Ergebnisse in Einheiten, die für die Messung des Blutdrucks verwendet werden: Millimeter Quecksilber (mmHg), gemeinhin als Blutdruckpunkte" bezeichnet.
Wie genau sind die Ergebnisse? Die Tests messen den Blutdruck mit einer Genauigkeit von 0,2 ± 5,8 mmHg (systolisch), 0,2 ± 4,5 mmHg (diastolisch) und 0,1 ± 5,3 mmHg (mittlerer arterieller Druck). Mit anderen Worten: Wenn es sich um einen Basketballspieler handeln würde, der Körbe wirft, wäre die große Mehrheit der Schüsse ein Schwung und gelegentlich würden ein paar den Rand treffen. Das bedeutet eine gute Treffsicherheit.
Wann werden E-Tattoos verfügbar sein?
Die Teams von Jafari und Akinwande arbeiten an einer zweiten Generation ihres E-Tattoos, das ihrer Meinung nach in den nächsten 5 Jahren erhältlich sein wird.
Das geplante Upgrade wird kleiner sein und mit Smartwatches und Mobiltelefonen kompatibel sein, die Bluetooth-Technologie und Nahfeldkommunikation (NFC) zur Datenübertragung und Energieversorgung nutzen. Mit diesen Aktualisierungen werden E-Tattoos für die kontinuierliche Blutdrucküberwachung für klinische Studien bereit sein und bald darauf in der breiten Öffentlichkeit eingesetzt werden.
"Jeder kann davon profitieren, wenn er seine Blutdruckwerte kennt", sagt Akinwande. "Es ist nicht nur für Menschen mit Hypertonie-Risiko, sondern auch für andere, die ihre Gesundheit proaktiv überwachen wollen, etwa im Hinblick auf Stress und andere Faktoren."
