„Intelligente Tattoos“, die in die Haut injiziert werden, könnten eines Tages Ihre Gesundheit überwachen

Tätowierungen gelten als eine der ältesten Kunstformen, da sie Jahrtausende alt sind und in der Geschichte der Menschheit in vielen Kulturen praktiziert wurden. Nun glauben einige Forscher, dass es bei der nächsten Generation von Tätowierungen um mehr als nur Markierungen gehen wird – indem sie dabei helfen, unsere Gesundheit im Auge zu behalten.

Die Entwicklung von „intelligenten Tattoo“-Pigmenten, die unter die Haut injiziert werden können, um bestimmte Biomarker im menschlichen Körper zu überwachen, erfordert eine Zusammenarbeit zwischen„Wissenschaftler, Ingenieure und Designer“, sagt Dr. Ali Yetisen, Forscher am Department of Chemical Engineering am Imperial College London.

Sein Konzept ersetzt herkömmliche Tätowierfarbe durch „funktionale Materialien“, sagt Yetisen, und schafft „Tätowierungen, die ihre Farbe als Reaktion auf äußere Reize ändern“, etwa eine Änderung des Blutzuckerspiegels bei Menschen mit Diabetes, die Überwachung der Nieren- oder Leberfunktionen oder Warnungen Sportler der Dehydrierung.

Yetisen begann seine Arbeit als Postdoktorand an der Harvard Medical School. Zusammen mit anderen Forschern aus Harvard und dem MIT stellte er 2017 einen Machbarkeitsnachweis namens Dermal Abyss vor. Laut MIT änderten vier Biosensoren ihre Farbe als Reaktion auf „drei biochemische Informationen in Körperflüssigkeiten“, darunter Glukose und pH-Werte.

„Wir hoffen, dass diese innovativen Technologien eine allgemeine Plattform für den Einsatz diagnostischer Technologien sein werden“, sagt Yetisen, einschließlich einer „breiten Palette implantierbarer und injizierbarer Sensoren, die den menschlichen Zustand in Echtzeit melden und anzeigen können.“

Während sich die Arbeit von Yetisen und seinem Team auf den Körper von innen nach außen konzentriert, wird ein Forschungslabor von Dr. Carson Bruns betriebenarbeitet an intelligenten Tattoos, die dabei helfen sollen, externe Faktoren wie Strahlung oder UV-Lichtexposition zu überwachen, eine der Hauptursachen für Hautkrebs – laut der American Cancer Society „die mit Abstand häufigste Krebsart“.

Bruns, Assistenzprofessor für Maschinenbau an der University of Colorado Boulder, sagt, er habe sich im Alter von 19 Jahren sein erstes Tattoo stechen lassen, was eine Liebe zur Kunst geweckt habe, die sich auf seine Forschung übertragen habe. Im Jahr 2020 war er Teil eines Teams, das einen Artikel über ein kleines, lichtempfindliches Tattoo namens „Dog die „Sonnensprosse“ – ein „kleiner Punkt, der von der Sonne angetrieben wird“, wie Bruns es beschreibt. Das ansonsten unsichtbare Tattoo würde sichtbar werden, wenn es UV-Licht ausgesetzt wird, etwa wenn eine Person zu lange in der Sonne war, und verschwindet, wenn mehr Sonnenschutzmittel aufgetragen wird oder wenn man das Sonnenlicht verlässt.

Bruns ist von der Sicherheit überzeugt, noch bevor umfassendere Tests durchgeführt wurden (in den USA gibt es keine von der FDA zugelassenen Tätowierfarben, sagt Bruns, und sein Team verwendet dafür „ungiftige Materialien in medizinischer Qualität, die seit langem in der Biomedizin eingesetzt werden“) Bruns ließ sich mehrere Sommersprossen-Tattoos stechen, die etwa sechs bis acht Monate hielten, bevor sie verblassten, sagt er.

Seitdem hat das Team intelligente Tattoo-Pigmente entwickelt, die mindestens drei Jahre lang wirken können, fügt Bruns hinzu, und die durch Steuerung der Lichtquelle „ein- und ausgeschaltet“ werden können.

Die Technologie wird nun durch ein neues Unternehmen namens Magic Ink in Zusammenarbeit mit Bruns, seinem Wissenschaftlerkollegen Jesse Butterfield und dem berühmten Tätowierer Bang Bang kommerzialisiert. Es besteht Interesse von Tätowierern aus kosmetischen Gründen und auch aus möglichen gesundheitlichen Gründen. vor allem im Bereich der Strahlenbehandlung, so Bruns. Millionen von Patienten, die sich einer Strahlentherapie unterziehen, erhalten kleine Tätowierungen, die Strahlentherapeuten dabei helfen, bei jeder Behandlung die gleiche Stelle zu lokalisieren. Doch viele Patienten wünschen sich die Tätowierungen nicht als „dauerhafte Erinnerung an ein traumatisches Erlebnis“, erklärt er.

Stattdessen können Sie mit der intelligenten Tinte „hereinkommen und Ihr Strahlentherapeut kann ein wenig UV-Licht aufstrahlen, Sie aktivieren das Tattoo, sodass es sichtbar ist, und sie können den [Strahlungs-]Strahl ausrichten“, sagt er, „und dann sobald.“ Sobald Ihre Strahlentherapie abgeschlossen ist, können sie ein weißes Licht auf Sie werfen und das Tattoo verschwindet … bis Sie das nächste Mal zur Behandlung zurückkommen.“

Bruns erhielt kürzlich einen CAREER-Forschungspreis der National Science Foundation in Höhe von 605.000 US-Dollar, unabhängig von Magic Ink, der seiner Meinung nach mehr Forschung zur allgemeinen Sicherheit intelligenter Tätowierungen finanzieren wird. „Wir hoffen, dass unsere Ergebnisse Magic Ink und allen Herstellern von Tätowierfarben letztendlich Aufschluss darüber geben werden, wie sie die Biokompatibilität ihrer Pigmente rechtzeitig optimieren können.“ Magic Ink wird wahrscheinlich irgendwann in der Zukunft eine FDA-Zulassung anstreben, wenn es endlich einen Präzedenzfall für ein FDA-Zulassungsverfahren für Tattoo-Pigmente in den Vereinigten Staaten gibt“, fügt er hinzu.

Forscher sagen, dass ein Vorteil von Smart-Tattoos gegenüber tragbaren Technologien wie Smartwatches oder Glukosemessgeräten darin besteht, dass sie nicht gehackt werden können oder der Akku leer wird.

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„Wearables sind großartig“, sagt Bruns, aber mit der Zeit werden sie unbequem oder müssen mit der Zeit ausgetauscht werden, und Implantate erfordern oft invasivere Operationen. „(Intelligente Tattoos) sind am bequemsten“, glaubt er, „weil es eine Art wunderbarer Mittelweg zwischen Wearables und Implantaten ist.“

Laut Dr. Daniel Kraft, Gründer von NextMed.Health, einer Plattform, die Innovatoren zusammenbringt, um die Zukunft des Gesundheitswesens neu zu gestalten, „stecken intelligente Tattoos noch am Anfang ihrer Entwicklung, aber da sich die Technologie exponentiell beschleunigt, haben sie das Potenzial dazu.“ spielen eine wichtige Rolle für Gesundheit und Wohlbefinden, insbesondere da die Technologie immer kleiner wird und Daten und Erkenntnisse immer personalisierter und proaktiver werden.“

„Kostengünstige, temporäre gesundheitsbezogene Tätowierungen könnten sogar eine Rolle bei Gesundheitsuntersuchungen und in ressourcenarmen globalen Gesundheits- und öffentlichen Gesundheitseinrichtungen spielen“, fügte er in einer E-Mail an CNN hinzu.

Kraft, der nicht an der Forschung von Yetisen oder Bruns beteiligt ist, vergleicht intelligente Tätowierungen wie die von Yetisens Londoner Labor vorgeschlagene Überwachung des Blutzuckerspiegels mit einer „Motorkontrollleuchte“ in einem Auto, die jemanden dazu veranlassen könnte, vor einem zu handeln Das Problem wird ernster.

Aber eine Herausforderung besteht darin, die breite Öffentlichkeit dazu zu bringen, diese Technologie zu akzeptieren, sind sich sowohl Yetisen als auch Bruns einig. Für einige Menschen und Kulturen ist das Tätowieren mit einem Stigma verbunden, während andere Fragen zur Sicherheit von Injektionen unter die Haut haben.

Bisher wurde die Technologie von Yetisen an Schweinehaut getestet, und klinische Studien am Menschen werden in den nächsten drei Jahren im Mittelpunkt stehen, sagt er. Da es sich um medizinische Geräte handelt, ist es unwahrscheinlich, dass Sie bei uns einen Termin dafür vereinbaren können Ihr örtliches Tattoo-Studio; Stattdessen wäre es eine Krankenhausumgebung, fügt er hinzu, wo ein Dermatologe die Tattoo-Biosensoren injizieren kann.

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Eine weitere Herausforderung wird darin bestehen, sicherzustellen, dass die Daten und Erkenntnisse genau genug sind, um „aussagekräftige, umsetzbare Erkenntnisse“ für die Prävention, Diagnose und Therapie von Krankheiten zu liefern, sagt Kraft, und zwar für alle Hauttypen, einschließlich dunklerer Hautfarben.Er fügt hinzu, dass eine weitere Hürde für eine breitere öffentliche Akzeptanz darin besteht, dass Tätowierungen häufig erneut aufgetragen werden müssen, da selbst traditionelle Tätowierungen mit der Zeit oft verblassen.

In ihrer jetzigen Form kann die Hightech-Tinte von Yetisen „nur Wochen bis Monate verwendet werden und wird nach einer gewissen Zeit vom menschlichen Körper aufgenommen“, sagt Yetisen.Sein Team arbeitet daran, diesen Zeitrahmen zu verlängern, und erforscht gleichzeitig die Idee, von der Natur inspirierte Biolumineszenzsensoren zu verwenden, die bei einem bestimmten Licht auf der Haut leuchten.

Er stellt sich eine Zukunft vor, in der Astronauten intelligente Tätowierungen im Weltraum einsetzen könnten, um die Strahlenexposition zu messen, um Infektionskrankheiten in der Öffentlichkeit zu erkennen oder um bei der Überwachung chronischer Krankheiten zu helfen.

„Ich glaube, dass die menschliche Haut im nächsten Jahrzehnt als interaktives Display dienen wird, um eine breite Palette von Biomarker-Veränderungen anzuzeigen“, sagt Yetisen.

Michelle Cohan von CNN hat zu diesem Bericht beigetragen.