Dafür entwickelten sie einen chemischen Sensor, der nicht das Laktat im Blut, sondern im Schweiß der Sporttreibenden misst. Er besteht aus einem Enzym, das auf einem selbstklebenden, flexiblen Trägermaterial sitzt – einer Art Klebetattoo. Das Enzym reagiert mit dem Laktat und “klaut” diesem dabei Elektronen, die als Strom abgeleitet werden. Dieser winzige Strom lässt sich messen und gibt an, wie viel Laktat abgegeben wurde. In einem ersten Test ließ sich so der Laktatwert von Probanden während eines 30-minütigen Trainings auf einem Fahrradergometer lückenlos und in Echtzeit mitverfolgen, wie die Forscher berichten.
Vom Sensor zur Biobatterie
Doch das Ganze lässt sich auch zu einer Biobatterie umfunktionieren, wie Jia und seine Kollegen in einem weiteren Versuch belegten. Durch kleine Veränderungen an dem Tattoosensor rüsteten sie ihn so um, dass er möglichst viele Elektronen aus der Laktatreaktion gewinnt. “Bisher können wir damit theoretisch ein Maximum von 70 Mikrowatt pro Quadratzentimeter erzeugen”, erklärt Jia. Allerdings waren die Elektroden ihrer Prototypen nur zwei bis drei Millimeter groß und damit viel zu klein, um schon diese Leistung zu bringen. Sie erzeugten gerade einmal vier Mikrowatt – selbst eine Uhr benötigt zehn Mikrowatt.
Doch mit etwas größeren Biobatterie-Pflastern und weiteren Optimierungen wollen die Forscher ihr Prinzip schon bald so verbessern, dass mit solchen Schweiß-Akkus künftig kleinere Geräte geladen werden können. “Solche auf der Haut getragenen Biosensoren und Biobatterien bieten vielversprechende Möglichkeiten für sportliche, militärische und biomedizinische Anwendungen”, so Jia und seine Kollegen. Die Vorteile gegenüber herkömmlichen Akkus lägen auf der Hand: Sie nutzen eine erneuerbare Energiequelle, wären immer dabei und enthalten keinerlei giftige Chemikalien.
Einen kleinen Haken gibt es allerdings: Nicht jeder Mensch erzeugt beim Schwitzen gleich viel Strom mit der Biobatterie, wie sich beim Test des Prototypen herausstellte. Die Probanden, die extrem sportlich waren und normalerweise mehr als dreimal die Woche trainierten, produzierten kaum Strom. Die Biobatterien an den eher unsportlichen Teilnehmern dagegen erreichten die höchsten Leistungen. Der Grund für diese Unterschiede: Der Abbau von Zucker zu Laktat im Muskelgewebe findet erst dann statt, wenn der Muskel bereits ermüdet ist. Bei den Untrainierten fand sich daher schon früher und mehr Laktat im Schweiß als bei ihren sportlichen Kollegen, wie die Forscher erklären. In diesem speziellen Fall gilt daher ausnahmsweise: Je unsportlicher, desto besser – zumindest wenn es um die Stromausbeute der Biobatterie geht.
