Wenn Wearables zu Diagnosegeräten werden
Biosensoren als Schlüsseltechnologie einer personalisierten Medizin
Gesundheitsdaten in Echtzeit statt punktueller Arztbesuche: Tragbare Biosensoren und intelligente Wearables könnten die Medizin grundlegend verändern. Von Glukose bis Stressmarker erfassen moderne Systeme immer mehr Biomarker direkt am Körper. Stehen wir am Beginn einer neuen Ära personalisierter Medizin?
Wie viele Schritte sind Sie heute gegangen?
Viele Menschen können diese Frage inzwischen spontan beantworten – ein kurzer Blick auf das Smartphone genügt. Schrittzähler-Apps sind meist vorinstalliert, Fitness-Tracker und Smartwatches allgegenwärtig. Diese Technologien, auch als Wearables bezeichnet, haben den Einstieg in die digitale Gesundheitsüberwachung erleichtert [1]. Vielen Nutzern reicht die reine Schrittzahl jedoch nicht aus. Ergänzend werden Herzfrequenz, Trainingsintensität oder Schlafqualität erfasst. Subjektive Wahrnehmungen wie Anstrengung, Stress oder Erschöpfung werden dadurch erstmals kontinuierlich mess- und vergleichbar [1].
Die kontinuierliche Überwachung physiologischer und biochemischer Parameter gehört zu den zentralen Entwicklungen moderner Medizintechnologie. Was einst mit punktuellen Blutzuckermessungen begann, entwickelt sich zunehmend zu integrierten Systemen aus hautnah getragenen Biosensoren, die eine Vielzahl von Biomarkern nahezu in Echtzeit erfassen [2,3]. Diese Form der Diagnostik und Therapieüberwachung markiert einen Paradigmenwechsel: von einer reaktiven hin zu einer präventiven und personalisierten Medizin [3].
Von der Freizeit- zur medizinischen Anwendung
Der Begriff Wearables bezeichnet elektronische Geräte, die am Körper getragen werden und der kontinuierlichen Erfassung von Gesundheits- und Fitnessdaten dienen [4]. Zu den bekanntesten Anwendungen gehören Smartwatches und Fitnessarmbänder, die Daten aufzeichnen, auswerten und häufig über mobile Endgeräte weiterverarbeiten. Die Übertragung erfolgt in der Regel drahtlos, etwa via Bluetooth [4].
In den vergangenen Jahren hat sich das Anwendungsspektrum der Wearables erheblich erweitert. Moderne Geräte erfassen längst nicht mehr nur Aktivitätsdaten wie Schrittzahl oder Herzfrequenz, sondern zunehmend auch physiologische und biochemische Parameter. Dazu gehören etwa die Sauerstoffsättigung des Blutes, der Glukosespiegel in der interstitiellen Flüssigkeit sowie Laktat- und Elektrolytkonzentrationen in Schweiß oder Gewebe [3,5]. Diese Entwicklung wird wesentlich durch Fortschritte in der Sensorik und Materialwissenschaft getragen [6].
Wearables neuer Generation – darunter hautbasierte Sensorpflaster, elektronische Tattoos oder sensorintegrierte Atemmasken – eröffnen neue diagnostische Möglichkeiten. Je nach Ausführung lassen sich Marker von Stoffwechselprozessen oder Krankheitsverläufen fortlaufend überwachen [3]. In ersten Ansätzen wird auch die kontinuierliche Bestimmung von Medikamentenspiegeln untersucht, was vor allem für Patientinnen und Patienten mit chronischen Erkrankungen von Bedeutung sein könnte, da Wearables eine nicht- oder minimalinvasive Datenerhebung ermöglichen und dazu beitragen, Therapieprozesse zu optimieren, die Therapietreue zu verbessern und potenziell Krankenhausaufenthalte zu reduzieren [4,6].
Biosensoren als Schlüssel zum Erfolg
Das Herzstück moderner Wearables ist die integrierte Biosensortechnologie: Ein Biosensor ist, vereinfacht gesagt, ein analytisches System, das spezifische Stoffe im Körper oder in biologischen Flüssigkeiten erkennt. Beispiele sind Glukose bei Diabetes, Laktat als Marker körperlicher Belastung, Elektrolyte wie Natrium oder Kalium oder auch Hormone wie Cortisol, dessen zuverlässige Messung weiterhin Gegenstand aktueller Forschung ist. Biosensoren nutzen biologische Erkennungselemente wie Enzyme oder Antikörper, die gezielt mit einem bestimmten Stoff interagieren [2,7]. Die hierbei resultierende chemische Reaktion wird durch einen Transducer in ein messbares elektrisches oder optisches Signal umgewandelt [2]. Auf diese Weise lassen sich Konzentrationen von Biomarkern wie Glukose, Laktat oder Elektrolyten quantitativ bestimmen [2].
Die Kombination aus Biosensorik, Mikroelektronik und Wearable-Technologie ermöglicht ein kontinuierliches Monitoring von Vitalfunktionen und biochemischen Parametern [2,3]. Flexible, hautintegrierte Sensorsysteme passen sich mechanisch an den Körper an und können über längere Zeiträume getragen werden [2]. Fortschritte in der Materialforschung, etwa bei leitfähigen Polymeren und nanostrukturierten Materialien, tragen wesentlich dazu bei, die Empfindlichkeit und Selektivität dieser Systeme zu verbessern [2,3].
Schweiß und interstitielle Flüssigkeit als diagnostische Medien
Ein vielversprechender Ansatz liegt in der Nutzung von Schweiß als diagnostischem Medium. Schweiß enthält zahlreiche Biomarker, darunter Elektrolyte, Metabolite und – in begrenztem Umfang – auch hormonelle Signale [5]. Wearable-Sensoren können diese Stoffe kontinuierlich erfassen und liefern so ein dynamisches Bild physiologischer Prozesse, das über punktuelle Laboranalysen hinausgeht. Daneben gewinnt die Analyse der interstitiellen Flüssigkeit an Bedeutung. Diese steht in engem Austausch mit dem Blut und dient als Grundlage für etablierte Anwendungen wie die kontinuierliche Glukosemessung [3]. Moderne mikronadelbasierte Systeme ermöglichen einen minimalinvasiven Zugang zu diesem Kompartiment und erweitern die Möglichkeiten der Biomarkererfassung erheblich [3].
Die Integration mehrerer Sensoren in einem System stellt einen weiteren Entwicklungsschritt dar. Solche Multi-Biomarker-Plattformen erlauben die gleichzeitige Erfassung verschiedener Parameter und eröffnen neue Perspektiven für eine individualisierte Diagnostik [8].
Potenziale und Herausforderungen
Eine zentrale Rolle spielt in diesem Kontext die digitale Verarbeitung der erhobenen Daten. Methoden des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz ermöglichen es, große Datenmengen auszuwerten und individuelle Muster zu erkennen. Auf dieser Basis lassen sich Frühwarnsysteme entwickeln, die Abweichungen vom physiologischen Normalzustand frühzeitig identifizieren und präventive Maßnahmen unterstützen [3].
Die Anwendungsmöglichkeiten reichen über die klassische Medizin hinaus. In der Sportwissenschaft etwa unterstützen Wearables die Optimierung von Trainingsprozessen, in der Arbeitsmedizin die Überwachung von Belastungen. Auch in der Raumfahrtmedizin gewinnen kontinuierlich arbeitende Monitoring-Systeme an Bedeutung, da sie die Gesundheit von Astronauten unter extremen Bedingungen auch aus der Ferne überwachen können. Gleichzeitig bestehen weiterhin Herausforderungen, die gemeistert werden müssen. Hierunter fällt etwa die Sicherstellung der Qualität und Vergleichbarkeit der erhobenen Daten, die Langzeitstabilität der Sensoren sowie die Standardisierung von Messverfahren. Nicht zuletzt spielt auch der Schutz sensibler Gesundheitsdaten eine wichtige Rolle [2,3].
Regulatorische Anforderungen und Ausblick
Hinzu kommt: Die klinische Integration von Wearables unterliegt strengen regulatorischen Anforderungen. Während viele Systeme im Consumer-Bereich etabliert sind, erfordert ihre Nutzung in der medizinischen Versorgung umfassende Validierungsstudien [1]. Die Überführung in die klinische Praxis setzt daher eine enge Zusammenarbeit zwischen Forschung, Industrie und Gesundheitswesen voraus. Trotz aller Herausforderungen, die es noch zu meistern gibt, ist absehbar: Wearables und hautbasierte Biosensoren stehen am Übergang von der Technologie zur Anwendung. Sie machen Gesundheit messbar, vergleichbar und in Teilen vorhersagbar. Damit verschiebt sich der Fokus der Medizin grundlegend: von der Behandlung von Krankheit hin zur aktiven Steuerung von Gesundheit.
Quellen:
[1] Fraunhofer-Institut für Elektronische Mikrosysteme und Festkörper-Technologien (EMFT). Frühzeitige Krankheitsdiagnose mit medizinischen Wearables [Internet].
Verfügbar unter: https://www.emft.fraunhofer.de Zugriff am: 14.04.2026.
[2] Suryaprabha T et al. Smart wearable and implantable biosensors for continuous health monitoring: materials, biocompatibility, and AI integration. npj Flexible Electronics. 2026;10:46. doi:10.1038/s41528-026-00560-6.
[3] Ray TR et al. Bio-integrated wearable systems: a comprehensive review. Chemical Reviews. 2019;119:5461–5533. doi:10.1021/acs.chemrev.8b00573.
[4] Dincer C und Ates C. Wearables – Nachweis von Biomarkern mithilfe nicht-invasiver Gesundheitsüberwachung. Sportärztezeitung [Internet]. 2025.
Verfügbar unter: https://sportaerztezeitung.com. Zugriff am: 14.04.2026.
[5] Rind S et al. Sweat-based wearable biosensors: A new era of continuous, noninvasive health monitoring and diagnostics. Wearable Electronics. 2025;2:323–343. doi:10.1016/j.wees.2025.08.002.
[6] Deutsche Gesellschaft für Biomedizinische Technik (DGBMT). Wie Wearables und Biosensoren unsere Gesundheit überwachen und verbessern [Internet].
Verfügbar unter: https://dgbmt-dgmp.de. Zugriff am: 14.04.2026.
[7] Universität Ulm. Studienbrief Biosensoren [Internet].
Verfügbar unter: https://www.uni-ulm.de. Zugriff am: 14.04.2026.
[8] Yang M et al. Continuous monitoring of multiple biomarkers with an ultrasensitive 3D-structured wearable biosensor. Cell Reports Methods. 2023;3:100579. doi:10.1016/j.crmeth.2023.100579.