Blutzuckerwert im Auge behalten |
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06.11.2012 12:30 Uhr |
Von Sven Siebenand / Stechhilfen, Blutzuckerteststreifen und Messgeräte könnten in ein paar Jahren der Vergangenheit angehören. Denn deutsche Forscher haben einen Chip für das Auge entwickelt, der den Wert messen, auswerten und funken kann. So können Diabetiker ihren Zuckerwert immer »im Auge behalten«.
Die Idee einer kontinuierlichen Glucosemessung in anderen Gewebeflüssigkeiten als Blut, zum Beispiel in der Augenflüssigkeit, ist nicht neu. Wichtige Voraussetzungen dafür sind, dass sich der Glucosespiegel dort entsprechend dem Blutzuckerspiegel ändert und dies nur mit einer geringen zeitlichen Verzögerung von wenigen Minuten erfolgt. So korrelieren die Glucosespiegel im Blut und in der Tränenflüssigkeit mit einer Zeitverzögerung von etwa fünf bis zehn Minuten. Bisher konnten sich jedoch bioelektrische Sensoren aufgrund einiger Nachteile nicht etablieren. Sie waren zu groß, zu ungenau und sie verbrauchten zu viel Energie.
Die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) in Duisburg haben für die niederländische Medizintechnik-Firma NovioSense BV nun einen Biosensor im Nanoformat entwickelt, der diese Hürden nimmt.
Das Prinzip der Messung beruht auf einer elektrochemischen Reaktion, die mithilfe des Enzyms Glucose-Oxidase in Gang gebracht wird. Das Enzym wandelt Glucose unter anderem in Wasserstoffperoxid (H2O2) um. Dessen Konzentration lässt sich mit einem Potentiostat messen. Im Folgenden kann man den Glucosespiegel in der Tränenflüssigkeit und daraus schließlich den Blutzuckerspiegel errechnen.
Auf dem 0,7 mal 10 mm großen stäbchenförmigen Chip befindet sich nicht nur der Nanopotentiostat. Auch ein Analog-Digitalwandler ist integriert, der das elektrochemische Signal in digitale Daten umwandelt. Über eine Wireless-Schnittstelle sendet der Biosensor die Daten zum Beispiel an ein mobiles Empfangsgerät, auf dem der Patient seinen Glucosespiegel ablesen kann.
Die geringe Größe des Chips ist aber nicht sein einziger Vorteil. Der Sensor verbraucht auch wenig Energie. Frühere Systeme benötigten etwa 500 Mikroampere bei 5 Volt, jetzt sind es weniger als 100 Mikroampere. Somit können Patienten den Sensor über Wochen oder gar Monate tragen, bevor er gewechselt werden muss. Das ist möglich, weil der Sensor über Funk mit Energie versorgt wird. Patienten können sich den Chip übrigens selbst ins untere Augenlid einsetzen und wieder herausnehmen. Der Tragekomfort ist ähnlich dem einer Kontaktlinse. Das teilt Dr. Tom Zimmermann vom Fraunhofer IMS auf Nachfrage der PZ mit. Noch zu evaluieren sei, ob das Messprinzip auch bei Kontaktlinsenträgern und Personen mit trockenem Auge funktioniere.
Massentauglich
In einer Pressemitteilung weist das IMS darauf hin, dass der Glucosesensor kostengünstig herstellbar ist und er sich somit bestens für die Massenproduktion eignet. Bis es soweit ist, wird aber noch mehr als ein Augenblick vergehen. »Die Entwicklung bis hin zum fertigen Medizinprodukt wird sicher noch drei Jahre in Anspruch nehmen«, so die Einschätzung Zimmermanns.
Noch weiter in der Zukunft könnte der Chip im Auge zum Monitoring des Blutzuckerspiegels sogar Basis für eine spezielle Weiterentwicklung sein. Wie das IMS mitteilt, könnte der Chip eine implantierte Miniaturpumpe ansteuern, die anhand des gemessenen Blutzuckerwerts die genau passende Menge Insulin abgibt. Dann bräuchten Diabetiker nicht nur keine Stechhilfen, sondern auch keine Insulinpens mehr. /
