Details zur Studienarbeit

Titel der Studienarbeit:

Entwicklung eines Konzeptes zur Herstellung eines MIP-OECT-Sensors für die kontinuierliche Cortisolmessung in einem Wearable

BetreuerIn:

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Voraussetzungen:

- Interesse an Gesundheit, Biosensorik, organischer Elektronik und Wearable-Technologien
- Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
- Freude an interdisziplinärer Forschung

Geeignet für die folgenden Studiengänge:

	TWE
	TEA
	TEU
	TFE
	TEN
	TEK
	TSA
	TSL
	TLE
	TLS
	TIT
	TIM
	TIS
	TIK

Themenbeschreibung:

Hintergrund

Chronischer Stress gilt als einer der bedeutendsten Risikofaktoren für zahlreiche Zivilisations- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Das Stresshormon Cortisol spielt dabei eine zentrale Rolle, da seine Konzentration im Körper in engem Zusammenhang mit der Aktivität der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse (HPA-Achse) steht und somit als etablierter Biomarker für die objektive Erfassung von Stress gilt.

Die Bestimmung der Cortisolkonzentration erfolgt heute überwiegend über Blut-, Speichel- oder Urinproben. Diese Verfahren liefern zwar zuverlässige Messwerte, sind jedoch nur punktuelle Untersuchungsmethoden und eignen sich weder für eine kontinuierliche Überwachung noch für Echtzeitmessungen im Alltag. Gerade für die Untersuchung von Stressverläufen während der Arbeit, im Sport oder im täglichen Leben besteht daher ein hoher Bedarf an einer nicht-invasiven, kontinuierlichen Messmethode.

Ziel eines geplanten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines intelligenten Wearables zur kontinuierlichen Bestimmung der Cortisolkonzentration im Schweiß. Langfristig soll ein tragbares Sensorsystem entstehen, das Cortisol in Echtzeit erfasst und die Messdaten über eine geeignete digitale Schnittstelle (z. B. Bluetooth) an mobile Endgeräte oder medizinische Informationssysteme überträgt. Ein solches System könnte einen wichtigen Beitrag zur Prävention stressbedingter Erkrankungen sowie zu einem personalisierten Gesundheitsmonitoring leisten.
Als vielversprechende Sensorplattform bietet sich ein Molecularly Imprinted Polymer – Organic Electrochemical Transistor (MIP-OECT) an. Diese Technologie kombiniert die hohe Selektivität molekular geprägter Polymere (MIP) mit der hohen Empfindlichkeit organischer elektrochemischer Transistoren (OECT) und besitzt damit das Potenzial, Cortisol selektiv und empfindlich in Schweiß nachzuweisen.

Ziel der Studienarbeit

Diese Studienarbeit stellt den dritten Entwicklungsschritt innerhalb des Gesamtprojektes dar. Ziel ist nicht die Herstellung eines vollständigen Wearables, sondern die wissenschaftlich fundierte Entwicklung eines reproduzierbaren Herstellungs- und Validierungskonzeptes für einen MIP-OECT-Cortisolsensor.
Im Rahmen der Arbeit sollen der aktuelle Stand der Forschung zu MIP-OECT Sensoren analysiert und daraus ein konkretes technisches Konzept für die Realisierung eines Sensors abgeleitet werden. Dabei sollen sowohl die Sensorarchitektur als auch die erforderlichen Materialien, Fertigungsverfahren und Validierungsschritte beschrieben werden.

Die Studienarbeit soll insbesondere folgende Fragestellungen bearbeiten:
•	Analyse des aktuellen Forschungsstandes zu MIP-basierten Cortisolsensoren und OECT-Technologien
•	Auswahl einer geeigneten OECT-Architektur für die Cortisolmessung
•	Entwicklung einer geeigneten MIP-Rezeptur zur selektiven Bindung von Cortisol
•	Beschreibung des Herstellungsprozesses einschließlich Materialauswahl und Fertigungstechnologien
•	Entwicklung eines La