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Smiley warnt vor zu viel UV

UV-Sensor
An den Hauttyp angepasst zeigen die blauen Smileys, wann die UV-Höchstdosis erreicht ist (Foto: Kiralee Greenhalgh)

Zu viel Sonne ist schädlich, denn dann drohen Falten, Lichtschwielen und Hautkrebs. Doch wann hat meine Haut genug? Das lässt sich künftig mit verblüffend simplen und billigen Sensoren ermitteln. Die als Armband, Stirnband oder Sticker verwendbaren UV-Warner bestehen aus nicht viel mehr als einem Papierstreifen, auf den mit Spezialtinte eine photoaktive Chemikalie aufgetragen wird. Die anfangs unsichtbare Substanz färbt sich mit zunehmender UV-Belastung blau und signalisiert als lachendes oder grimmiges Smiley das UV-Risiko. Der Clou dabei: Die Sensoren lassen sich an jeden Hauttyp anpassen.

Das Sonnenlicht ist für unsere Gesundheit unverzichtbar. Denn erst durch den ultravioletten Anteil des Sonnenlichts produzieren Zellen in unserer Haut das Vitamin D – eine für Knochen und andere Körperfunktionen unverzichtbare Substanz. Das Problem dabei: Ausgerechnet der für die Vitamin D-produktion so wichtige UVB-Anteil der Sonneneinstrahlung ist besonders energiereich und kann bei zu hoher Dosierung die DNA in den Hauptzellen schädigen und die Entartung von Zellen verursachen. Die Folge ist Hautkrebs. Die langwelligere UVBA-Strahlung ist zwar weniger DNA-schädlich, dafür fördert sie auf lange Sicht die Hautalterung und damit auch Falten. Schon seit langem warnen Mediziner daher vor einem zu langen ungeschützten Aufenthalt in der Sonne – gerade für besonders anfällige helle Hauttypen.

Unsichtbare Tinte als UV-Indikator

Das Problem: Häufig bemerken wir nicht rechtzeitig, wann das UV-Limit für unsere Haut erreicht ist. Zwar gibt der von Meteorologen veröffentlichte UV-Index eine Orientierung, wie hoch die Einstrahlung an einem Tag ist. Weil aber jeder Hauttyp anders reagiert und der Anteil der beiden UV-Typen variieren kann, ist es schwer, die individuelle Dosis einzuhalten. „Gängige UV-Sensoren können zudem nicht zwischen UVA, UVB und UVC differenzieren, die aber jeweils eine ganz andere Wirkung auf die menschliche Gesundheit haben“, erklären nun Wenyue Zou von der RMIT University im australischen Melbourne und ihre Kollegen. Ihr Ziel war es daher, einen preisgünstigen Sensor zu entwickeln, der auf die verschiedenen UV-Anteile reagiert und noch dazu an den individuellen Hauttyp anpassbar ist.

Im ersten Schritt suchten die Forscher nach einem geeigneten Indikator – und wurden in der chemischen Gruppe der sogenannten polyelektrochromischen Polyoxometalate (POM) fündig. „Diese Verbindungen durchleben bei UV-Bestrahlung eine mehrschrittige Reduktionsreaktion, wenn ein geeigneter Elektronendonor präsent ist“, erklären die Wissenschaftler. Durch mehrere Tests fanden sie heraus, dass eine Kombination der POM-Verbindung Phosphomolybdänsäure (PMA) mit Milchsäure die gewünschten Eigenschaften bietet. Diese zunächst farblose Mischung trugen die Forscher mit einem Stift auf Papierstreifen auf. Wurde dieser nun mit UV-Licht bestrahlt, färbte sich diese Indikatortinte blau. „Die blauen Smileys auf dem Papier wurden abhängig von der Dauer der Bestrahlung und dem UV-Typ immer intensiver“, erklären Zou und ihr Team.

Beim grimmigen Smiley ist Schluss

Doch noch war dieser simple UV-Sensor nicht Hauttyp-spezifisch. Dieses Problem lösten die Forscher ähnlich simpel: „Wir entdeckten, dass preisgünstige, überall erhältliche transparente Klebefilme als ideale UV-Filter fungieren können“, berichten sie. Klebt man mehrere Schichten übereinander, wird ein Teil des UV-Lichts gefiltert und der Indikator wird entsprechend später blau. „Nach diesem Prinzip haben wir sechs personalisierte Sensoren hergestellt, die an Haut vom Typ I – sehr helle Haut – bis Typ VI – dunkle Haut – angepasst sind“, sagen die Wissenschaftler. Konkret funktionieren diese Sensoren dann so: Sind rund 50 Prozent der für diesen Hauttyp geltenden UV-Dosis erreicht, werden zunächst zwei lachende Smileys blau. Bei drei Vierteln der medizinisch verträglichen UV-Dosis verfärbt sich ein dritter Smiley mit neutralem Ausdruck. „Wenn dann ein grimmiger Smiley erscheint, ist das die Warnung, dass der Nutzer die Höchstdosis erreicht hat und weitere UV-Belastungen vermeiden sollte“, erklären Zou und ihre Kollegen.

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Nach Ansicht der Forscher ist ihr neuentwickelter Sensor eine perfekte und noch dazu billige Lösung, um Menschen künftig vor einer zu hohen UV-Belastung zu bewahren. „Wir können unsere Indikatortinte auf jede papierähnliche Oberfläche drucken, um günstige UV-Sensoren beispielsweise in Form von Armbändern, Stirnbändern oder Stickern zu produzieren“, sagt Zous Kollege Vipul Bansal. „Die geringen Kosten und das kinderfreundliche Design dieser UV-Sensoren könnte zudem ihren Einsatz als Bildungsmaterialien erleichtern, um das Bewusstsein für die sichere Sonnenexposition zu wecken.“ Die Smileys verdeutlichen den Kindern dann auf verständliche Weise die unsichtbaren Gefahren der UV-Strahlung.

Quelle: Wenyue Zou (RMIT University, Melbourne) et al., Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-018-06273-3

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