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Chip liefert aus Tränenflüssigkeit Daten: Blutzucker ohne Pieks messen

Chip liefert aus Tränenflüssigkeit Daten : Blutzucker ohne Pieks messen

Der tägliche Stich in den Finger gehört für viele Diabetes-Patienten zum Alltag. Mit einem Diagnosechip, den Forscher des Fraunhofer-Instituts entwickeln, könnten Diabetiker ihre Werte ständig im Auge haben und das im wahrsten Sinne des Wortes.

Ein winzig kleiner Chip macht es möglich. Forscher des Fraunhofer-Instituts in Duisburg haben diesen Biosensor so ausgestattet, dass er über Schweiß oder Augenflüssigkeit den Glukosespiegel seines Trägers ermitteln und die Daten dann an ein mobiles Gerät funken kann. Für Diabetiker, die derzeit ständig auf Stechhilfen und Blutzuckermessinstrumente zurückgreifen müsen, wäre das eine Erleichterung.

Derzeit leiden nach Schätzungen des Robert-Koch-Instituts rund vier Millionen Deutsche an einem diagnostizierten Diabetes mellitus. Experten gehen davon aus, dass sich diese Zahl aufgrund von bewegungsmangekl und ungesunder Lebensweise in den nächsten zehn Jahren nochmals verdoppeln wird. Besonders Patienten mit Typ-1-Diabetes müssen ihre Werte ständig im Auge behalten, da ihr Körper nicht in der Lage ist, Insulin selbst zu produzieren und so die Glukose im Blut abzubauen. Mehrmals täglich müssen sie einen kleinen Tropfen ihres Bluts auf einen Teststreifen geben. Nur so können sie den Blutzuckerwert ermitteln und sich die notwendige Menge Insulin spritzen. Mitunter kommt es dabei zu Entzündungen oder Verhornung der Haut. Und für schmerzempfindliche Patienten ist die Prozedur eine Belastung.

Ganz anders wären in Zukunft die mehrfachen Messungen über einen Biosensor möglich, der sich am Körper des Patienten befindet. Er kann den Glukosespiegel kontinuierlich auch in anderen Gewebsflüssigkeiten als Blut messen, wodruch die ständige Piekserei entfallen würde. Bisher waren solche bioelektrischen Sensoren zu groß, zu ungenau und verbrauchten zu viel Energie. Nun aber haben Forscher aus Duisburg einen solchen Chip im Nanoformat entwickelt, der diese Hürden umgeht.

Diagnosesystem im Miniaturformat

Das Prinzip der Messung beruht auf einer elektrochemischen Reaktion, die mithilfe eines Enzyms in Gang gesetzt wird: Die Glukose-Oxidase wandelt Glukose unter anderem in Wasserstoffperoxid (H2O2) um, dessen Konzentration man mit einem Potentiostaten, messen kann. Daraus lässt sich der Glukosespiegel errechnen. Das Besondere an diesem Biosensor: Auf einen Chip von gerade mal 0,7 auf 10 Millimeter passt nicht nur das Messystem selbst. Die Forscher haben darauf das gesamte Diagnosesystem untergebracht. "Auch ein Analog-Digitalwandler ist integriert, der das elektrochemische Signal in digitale Daten umwandelt", erklärt Tom Zimmermann, Geschäftsfeldleiter am IMS.

Über eine Wireless-Schnittstelle sendet der Biosensor die Daten beispielsweise an ein mobiles Empfangsgerät — so hat der Patient seinen Glukosespiegel ständig im Auge. "Für ein solches Diagnosesystem benötigte man früher eine Platine von der Größe einer halben DIN A4-Seite", sagt Zimmermann.

Der Biochip kann zudem eine implantierte Miniaturpumpe ansteuern, die anhand des gemessenen Blutzuckerwertes die genau passende Menge Insulin abgibt. Dem Diabetes-Patienten blieben so etliche Piekser erspart. Noch allerdings ist der Minichip erst in der Erprobungsphase.

(wat)