 |  | Christina Hohmann-Jeddi |
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08.01.2025 16:00 Uhr |
Die bislang etablierten Wearables erfassen vor allem biophysikalische Parameter; in Zukunft sollen sie zunehmend auch biochemische Marker bestimmen. Das heißt, sie sollen Mikro- und Makromoleküle in Körperflüssigkeiten wie Schweiß, Tränen oder Speichel messen.
Bisher sind für solche Messungen Blutproben erforderlich, die im Labor untersucht werden müssen und den Zustand zu einem bestimmten Zeitpunkt wiedergeben. Wearables erheben dagegen ohne großen Aufwand regelmäßig Daten und sind somit für den Einsatz bei Kindern oder in Ländern mit schwacher Gesundheitsinfrastruktur für die Früherkennung und Überwachung von Krankheiten geeignet.
Die Sensoren müssen mithilfe von immobilisierten Rezeptoren das Zielmolekül entdecken und dann in ein optisches oder elektrisches Signal umwandeln, das proportional zur Markerkonzentration ist. Verschiedene Sensoren dieser Art wurden bereits entwickelt und etwa in Pflastern, Tattoos, Armbändern, Bandagen, Textilien oder Kontaktlinsen integriert. Einen Überblick gab kürzlich ein Autorenteam um Dr. Noé Brasier von der ETH Zürich im Journal »Nature« (DOI: 10.1038/s41586-024-08249-4).
Mitautor Can Dincer, Professor für Sensors and Wearables for Healthcare an der Technischen Universität München, erklärt in einer Mitteilung: »Wir versuchen dabei, Biomarker wie Hormone oder Proteine, Medikamente wie Antibiotika sowie Krankheitserreger wie Viren oder Bakterien, die üblicherweise im Blut bestimmt werden, in anderen Bioflüssigkeiten nachzuweisen.«
Schweiß und Tränen: künftig auch ein Diagnosemedium? / © Getty Images/Rick Lawrence/500px
Ein Beispiel ist die interstitielle Flüssigkeit (ISF), die sich zwischen den Zellen im Gewebe befindet. Ihr Vorteil: Die Konzentration der meisten Zielmoleküle folgt eng der Molekülkonzentration im Blut. Das erfolgreichste Beispiel der ISF-Messung ist das kontinuierliche Glucosemonitoring (CGM), das inzwischen bei Menschen mit Typ-1-Diabetes als Standard eingesetzt wird. Als Sensor dienen Mikronadeln in einem Pflaster, die minimalinvasiv die Gewebeflüssigkeit im Unterhautfettgewebe erreichen.
Aber auch der Schweiß eignet sich zur Bestimmung von Biomarkern, etwa von Hormonen oder Proteinen. Die Vorteile von Schweiß: Er ist leicht zugänglich, kann hitze- oder aktivitätsinduziert gewonnen werden und hat keine komplexe Matrix. Es werde an Pflastern gearbeitet, die über die Bestimmung von Chlorid-Ionen im Schweiß zur Diagnose der Mukoviszidose beitragen, berichten die Autoren um Brasier.
Ein weiteres Beispiel ist die Ausatemluft, die etwa 3500 verschiedene Moleküle enthalten kann, die verlässliche Rückschlüsse auf deren Blutkonzentrationen geben. Die Atemluft kann etwa mithilfe von Sensoren in Masken ausgewertet werden. An entsprechenden Modellen zum Nachweis von SARS-CoV-2 oder der Bestimmung von Glucose oder Wasserstoffperoxid wird bereits gearbeitet. Auch die Tränenflüssigkeit enthält Biomarker, die von smarten Kontaktlinsen erfasst werden können.
