Technologie und Sport
Der technologische Durchbruch, den die Welt in den letzten Jahrzehnten erlebt hat, ist mehr als beeindruckend. Die mit Hilfe wissenschaftlicher Entdeckungen im Zielbereich geschaffenen Innovationen und die daraus resultierenden Geräte haben sich auf eine Reihe von Bereichen ausgewirkt, darunter Wirtschaft, Finanzen und Gesundheitswesen, um nur einige zu nennen. Unter den Bereichen, die durch die Einführung der oben genannten Innovationen eine bedeutende Veränderung erfahren haben, sind die Freizeit im Allgemeinen und der Sport im Besonderen zu nennen.
Die Ziele der Veränderungen, die der Sport erfahren hat, sind recht unterschiedlich. Die Sicherheit aller Beteiligten, in erster Linie der Athleten, zu gewährleisten, ist jedoch das wichtigste Ziel der Verantwortlichen für den Trainingsprozess. Daher kann man behaupten, dass die Technologie die Sicherheitsraten im Sport erheblich beeinflusst hat. Durch die Bewältigung der bestehenden Risiken und die Schaffung eines sichereren Umfelds für das Training und die Wettkämpfe der Sportler hat die Technologie den Sport stark verändert.
Bei der Betrachtung der Schutzmethoden, die die Technologie in der bezeichneten Umgebung ermöglicht hat, sind die in erheblichem Maße verbesserte Sportkleidung und die Überwachungsgeräte zu nennen. Während erstere vor äußeren Bedrohungen schützen, tragen letztere zum Management der inneren Bedrohungen bei. Da die Gesundheitsprobleme von Sportlern aufgrund von gesundheitlichen Komplikationen schwerer zu erkennen sind, ist die Schaffung von Instrumenten, die eine konsequente Analyse des Gesundheitszustands der Sportler ermöglichen, ein entscheidender Schritt zur Förderung der Sicherheit im Sport. Biosensoren spielen in diesem Prozess eine große Rolle, da sie die Identifizierung von Veränderungen im Körper des Sportlers sehr einfach machen.
Geschichte der Biosensoren
Ein Biosensor ist eine vergleichsweise junge Erfindung, mit der sich das Vorhandensein von Chemikalien in den Zellen von Organismen nachweisen lässt. Übertragen auf den Sport kann ein Biosensor daher dazu verwendet werden, einen Teilnehmer auf die Einnahme von leistungssteigernden Mitteln zu testen. Das Gerät wird heutzutage häufig im Sport eingesetzt, um die Integrität des Sports zu wahren und Ehrlichkeit und Fairness bei Wettkämpfen zu fördern (Gu und Kim 110).
Die Geschichte der Biosensoren ist nicht ganz einfach nachzuvollziehen, wenn man das Phänomen im weitesten Sinne betrachtet, d. h. als jedes Mittel zur Feststellung des Vorhandenseins von gefährlichen Substanzen. So können beispielsweise Tiere, die aus Gebieten fliehen, in denen giftige Stoffe ihre Atmungsfähigkeit beeinträchtigen und eine Gefahr darstellen, als Biosensoren betrachtet werden. Was jedoch die Verwendung chemischer Stoffe als Marker für das Vorhandensein von Substanzen betrifft, so wurde der erste Biosensor 1957 von L. C. Clark entwickelt, der die Idee einer Sauerstoffsonde hatte (Yoon, Absatz 6).
Das Konzept eines Biosensors ist im Laufe der Zeit immer komplizierter und komplexer geworden. Obwohl das Grundprinzip ihrer Funktionsweise gleich geblieben ist, haben der Rahmen, die Struktur und das allgemeine Aussehen des Geräts geringfügige Änderungen erfahren. Im Jahr 1976 wurde das Konzept eines amperometrischen Sensors vorgeschlagen. Der mikrobielle Sensor kam im selben Jahr auf, gefolgt von biochemischen Sensoren in den Jahren 1970-1972.
Der ISEFT (ionenselektiver Feldeffekttransistor) ist das Messinstrument, das die Genauigkeit der Testergebnisse erhöht (Gu und Kim 110). Die Förderung von Elektropolymerisationsverfahren zusammen mit der Entwicklung von faseroptischen Sensoren läutete eine neue Ära in der Entwicklung von Biosensoren ein. Der 1983 vorgestellte Quarzkristall-Mikrowaagen-Biosensor wurde erfolgreich zum Nachweis von Antigenen und Antikörpern in der Blutbahn eingesetzt (Mukhopadhyay Abs. 3).
Das heutige Konzept eines Biosensors hat jedoch auch einige Aktualisierungen erfahren, die es von den in den 80er Jahren verwendeten unterscheiden. So hat beispielsweise die Förderung der Entwicklung der Nanotechnologie die Voraussetzungen für eine neuartige Plattform geschaffen. Obwohl die Arbeiten noch im Gange sind, wird davon ausgegangen, dass die “einen revolutionären Biosensor entworfen, hergestellt und getestet haben, der das Vorhandensein von Nukleinsäure in komplizierten Gewebeproben in weniger als 5 Minuten nachweist und als DOTS qPCR bezeichnet wird” (Yoon Abs. 3).
Mit anderen Worten, die Verbesserung der betreffenden Technologie vollzog sich mit der Einführung innovativer Ansätze auf der Grundlage nanotechnologischer Studien in einem ziemlich schnellen Tempo. An einem bestimmten Punkt in der Entwicklung des genannten Bereichs wurde die Idee geboren, die Synthese von Goldnanopartikeln als Werkzeug zu verwenden, um die Ergebnisse der Messungen noch genauer zu machen (Moskovitch Abs. 8). Die Art und Weise, wie Biosensoren mit jeder technologischen Innovation verändert werden, erlaubt es, den weiteren Verlauf ihrer Entwicklung vorherzusagen. So kann beispielsweise die Integration eines Systems zur schnellen Vor-Ort-Detektion von Antigenen und anderen Substanzen im Körper des Patienten als nächster Schritt in der Weiterentwicklung von Biosensoren angesehen werden.
Biosensoren und Sporttraining
Wie bereits erwähnt, werden Biosensoren in der Regel als Mittel zur Bekämpfung des Eindringens von Antikörpern in den Blutkreislauf des Patienten betrachtet. Die fragliche Technologie hat jedoch auch in der Sportabteilung erhebliche Popularität erlangt. Der Grund für das Auftreten des oben beschriebenen Phänomens ist recht einfach. Aufgrund des Wettbewerbscharakters von Sportarten besteht die Gefahr, dass die Sportler ihre Fähigkeiten überschätzen und daher während des Wettkampfs ein ernstes Gesundheitsproblem auftreten kann. Was noch gefährlicher ist, ist die Tatsache, dass das Problem möglicherweise nicht schnell genug von den Menschen in der Umgebung oder sogar vom Sportler selbst erkannt wird.
Daher ist die Einführung von Biosensoren, die dabei helfen, den Gesundheitszustand des Sportlers in Echtzeit zu erfassen und aufkommende Probleme zu erkennen, unerlässlich. Die Rolle der Biosensoren im Sporttraining wird daher in erster Linie darin bestehen, den Gesundheitszustand der Sportler zu überwachen und den Trainingsprozess so zu gestalten, dass der Sportler das beste Ergebnis erzielen kann, ohne seine Gesundheit zu schädigen: “Die Daten werden dann verwendet, um einen individuelleren Trainingsansatz zu entwickeln, die Leistung zu steigern und um vorherzusagen, was einen Sportler gefährden könnte, was eine sehr frühzeitige Diagnose z.B. eines Herzstillstands ermöglicht” (Moskovitch Abs. 16).
Die Notwendigkeit, die ermittelten Instrumente im Umfeld von Training und Wettkampf einzuführen, ist offensichtlich. Durch die Förderung der fraglichen Instrumente kann die Zahl der Gesundheitsrisiken, mit denen sich Sportler regelmäßig auseinandersetzen müssen, verringert werden. Sich auf die eigene Einschätzung des aktuellen Gesundheitszustands zu verlassen, ist in der Tat sehr gefährlich, da ein Sportler die Symptome eines drohenden Zusammenbruchs, eines Anfalls oder eines anderen Problems, das während des Trainings oder des Wettkampfs auftreten kann, möglicherweise nicht erkennt.
In der Regel erkennt man das Problem erst, wenn der Schaden bereits eingetreten ist. Zu diesem Zeitpunkt kann es jedoch schon zu spät sein, um die gesundheitlichen Probleme zu beheben. Selbst in einem weniger tragischen Szenario führt die späte Erkennung eines Problems wahrscheinlich zu einer längeren Genesungszeit und einer größeren Zahl von Komplikationen. Der Einsatz von Biosensoren als unmittelbare Indikatoren für den Gesundheitszustand der Teilnehmer wiederum ermöglicht es, das Problem zu lokalisieren, bevor der Sportler es bemerkt. Auf diese Weise kann eine Reihe von gesundheitlichen Problemen vermieden werden.
Es wäre falsch anzunehmen, dass das oben erwähnte Hilfsmittel ein Allheilmittel ist, um gesundheitliche Probleme während des Trainings oder bei Sportwettkämpfen zu verhindern. Aufgrund der Fülle von Ablenkungen und anderen Hindernissen, die der Versorgung eines verletzten Sportlers im Wege stehen, besteht die Gefahr, dass dieser eine schwere Verletzung erleidet oder sogar stirbt, bevor er die notwendige Versorgung erhält und in die sichere Umgebung einer medizinischen Einrichtung gebracht wird. Den Experten, die sich mit der Verbesserung der genannten Instrumente befassen, ist es jedoch zu verdanken, dass Biosensoren die Veränderungen im Körper des Sportlers genau verfolgen und kleinste Veränderungen bei den entscheidenden Indizes innerhalb von Sekunden feststellen können. Daher müssen Biosensoren als integraler Bestandteil jeder Veranstaltung im Zusammenhang mit Sporttraining oder Wettkämpfen betrachtet werden.
Außerdem zeigen Untersuchungen, dass Biosensoren sehr effektiv sind, wenn es darum geht, Betrüger unter den Sportlern zu ermitteln (Mukhopadhyay Abs. 11). Einer neueren Studie zufolge erfolgt der Einsatz eines Biosensors als Mittel zur Identifizierung verbotener Substanzen bei Sportlern auf der Ebene des Genoms: “Maria Minunni und ihr Team an der Universität Florenz in Italien haben einen auf Affinität basierenden Biosensor entwickelt, um Gene zu identifizieren, die künstlich in ein Genom eingefügt wurden” (Mukhopadhyay Abs. 18). Mit anderen Worten, die Anwendung eines Biosensors kann eine grundlegende genetische Analyse erfordern, damit die künstlichen Elemente eines Chromosoms isoliert werden können und die entsprechende Substanz nachgewiesen werden kann.
Zitierte Werke
Gu, Man Bock, und Hak-Sung Kim. Biosensoren auf der Grundlage von Aptameren und Enzymen. New York, NY: Springer. Web.
Moskovitch, Katia 2012, “Biosensoren berechnen den Weg zum sportlichen Sieg”. BBC News. Web.
Mukhopadhyay, Rajendrani 2010, To Catch a Cheating Athlete. Web.
Yoon, Jung-Yen 2012, Nanotechnology and Biosensors. Web.