19.08.2014

Laborwelt

Mit Schweiß Strom erzeugen

Beim Schwitzen Strom gewinnen – und das mit Hilfe eines Tattoos? US-Forscher haben die erste Bio-Batterie für die Haut präsentiert.

Es ist nicht größer als eine 20-Cent-Münze, klebt auf der Haut und könnte in Zukunft vielleicht einen MP3-Player mit Strom versorgen: Ein temporäres Tattoo, das aus Schweiß Strom gewinnt. Wissenschaftler von der University of California in San Diego haben ihre Erfindung Anfang August auf der weltgrößten Messe für Chemie, dem 248. Treffen der American Chemical Society in San Francisco präsentiert.

Und so funktioniert die Bio-Batterie: Das abwaschbare Klebetattoo besteht aus einem Sensor. Darin enthaltene Enzyme entziehen dem Milchzucker im Schweiß Elektronen. So lässt sich ein Strom ableiten, der sogar gespeichert werden kann. Das Prinzip der Batterie: Elektronen sind an einer Anode gespeichert und fließen bei Bedarf zu einer Kathode. In diesem Fall sind die Enzyme die Anode, die sich die negativen Teilchen vom Lactat holen. Die Kathode ist ein spezielles Molekül, das die Elektronen vom Enzym in Empfang nimmt. Ihr Batterie-Tattoo testeten die Wissenschaftler an 15 Probanden, die für die Wissenschaft schwitzten.

Ursprünglich sollte das Tattoo als Laktatsensor dienen [1]. Der Milchzuckerwert ist ein Maß dafür, wie antrengend körperliche Aktivität ist. Um diesen Wert bei einem Sportler – und so dessen Fitness – zu bestimmen, musste ihm bislang immer Blut abgenommen werden. Ein fitter Sportler, der sich für die gleiche Trainingseinheit weniger anzustrengen braucht, weist weniger Laktat in Blut und Schweiß auf, als ein Sportmuffel. Das zeigte sich auch in den Ergebnissen der Forscher: Untrainierte müssen mehr Energie aufwenden und erzeugen mit der Biobatterie mehr Strom. Sieben Mikrowatt erzeugte die unsportlichste unter den Testpersonen. Nun wollen die Forscher noch mehr aus der Batterie rausholen. In einem Video erklären die Wissenschaftler, wie genau das Tattoo funktioniert.

Literatur:
[1] Wenzhao Jia , Amay J. Bandodkar , Gabriela Valdés-Ramírez , Joshua R. Windmiller , Zhanjun Yang , Julian Ramírez , Garrett Chan , and Joseph Wang.Electrochemical Tattoo Biosensors for Real-Time Noninvasive Lactate Monitoring in Human Perspiration. Anal. Chem., 2013, 85 (14), pp 6553–6560. pubs.acs.org/doi/ipdf/10.1021/ac401573r