Sensor-Tattoos als schlaue Diagnostika

Beim Tätowieren gelangen die Pigmente nach Durchstechen der Oberhaut (Epidermis) in die Lederhaut (Dermis). Hier verleihen sie der Haut das schmückende Tattoo und zwar dauerhaft.  Die Dermis ist etwa einen Millimeter dick und enthält Nerven, Blutgefäße, Lymphgefäße und Haarfollikel. Die Hautzellen sind in die extrazelluläre Flüssigkeit eingebettet. Deren wichtigste Komponenten sind Blutplasma und interstitielle Flüssigkeit (ISF). Homöostatische Mechanismen regulieren die Konzentrationen von Metaboliten in der ISF. Deren wichtigste Inhaltsstoffe sind Zucker, Elektrolyte, Lipide und Proteine. Die interstitielle Flüssigkeit könnte also eine wahre „Fundgrube“ für messbare metabolische Parameter sein, die einfach durch Tätowierungen angezapft werden könnte.

Chemische Sensoren statt Pigmenten

Tatsächlich können Tattoos nicht nur für kosmetische, sondern auch für diagnostische Zwecke eingesetzt werden. Daran forschen Ali K. Yetisen von der Technischen Universität München und seine Kollegen. Anstelle von Tattoofarbe injizierten die Wissenschaftler eine Lösung mit chemischen Sensoren in die Haut, mit denen Veränderungen von Gesundheitsmarkern in der interstitiellen Flüssigkeit direkt und dauerhaft gemessen werden können. In ihren Experimenten nutzten sie drei chemische Formulierungen, die auf Biomarker mit einer Farbänderung reagieren, und optimierten diese für ihren Zweck. Wie das genau funktioniert, erklären sie in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“.

Azidose oder Alkalose bestimmen

Einer der drei Sensoren ist eine Kombination aus den pH-Indikatoren Methylrot, Bromthymolblau und Phenolphthalein. Die Kombination aus den pH-Indikatoren erfasst eine pH-Range von 5,0 bis 9,0 und kann deshalb die säurebasierte Homöostase gut messen. Der physiologische pH-Bereich der interstitiellen Flüssigkeit reicht von 7,35 bis 7,45. Metabolische Erkrankungen können eine Azidose oder Alkalose induzieren. Wird der Sensor in ein Stück Schweinhaut als Modellhaut injiziert, so reagiert das entsprechende Tattoo auf einen pH-Wert-Anstieg mit einer Farbveränderung von gelb nach blau.