252 – Sensor misst Gewebezucker über Hautschweiß
Ein Sensor misst Gewebezucker direkt auf der Haut? Ohne Applikator? Ohne Faden im Unterhautfettgewebe?
Gegenwärtig müssen die meisten Diabetiker ihre Zuckerwerte entweder durch Fingerpiksen (Blutzucker) oder über Gewebesensoren (Gewebezucker) überprüfen. Ein experimentelles neues Gerät könnte jedoch eines Tages diese Aufgabe übernehmen, indem es einfach auf die Hautoberfläche des Benutzers geklebt wird.
Der Sensor ist so groß wie eine US-Vierteldollarmünze
Der kostengünstige Sensor, der derzeit an der Pennsylvania State University entwickelt wird, ist etwa so groß wie eine US-Vierteldollarmünze und soll den Glukosegehalt im Schweiß des Trägers messen. Obwohl die Glukosekonzentration im Schweiß nur etwa ein Hundertstel so hoch ist wie die im Blut, gibt es dennoch eine beständige Korrelation zwischen den beiden Werten.
Der Sensor enthält eine Schaumstoffelektrode, die aus laserinduzierten Graphen (flockiger Schaumstoff aus atomdicken Kohlenstoff) besteht, das mit einer Nickel-Gold-Legierung beschichtet ist.
Durch Kapillarwirkung saugt das Gerät Schweiß durch einen kleinen Einlass an und leitet ihn in eine mikrofluidische Kammer, die mit einer alkalischen Lösung gefüllt ist. Das System verhindert, dass diese Lösung in direkten Kontakt mit dem Körper des Trägers kommt – ein wichtiger Aspekt, da alkalische Lösungen die Haut schädigen können.
(Anmerkung: Mikrofluidik ist die Wissenschaft der präzisen Steuerung von und Einwirkung auf Flüssigkeiten, die geometrisch durch Kleinstkanäle und -netzwerke mit einem Durchmesser von unter 100 µm eingeschränkt sind – Quelle: https://formlabs.com/de/blog/mikrofluidik-millifluidik-chiplabor-fertigung)
Im Schweiß enthaltenen Glukosemoleküle reagieren mit der Lösung und bilden eine Verbindung
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Die im Schweiß enthaltenen Glukosemoleküle reagieren mit der Lösung und bilden eine Verbindung, die in die Schaumelektrode geleitet wird. Diese Verbindung reagiert mit dem Nickel und erzeugt ein elektrisches Signal. Mit einem externen oder eingebauten Gerät, das die Stärke dieses Signals misst, lässt sich der Glukosegehalt im Schweiß und damit im Blutkreislauf feststellen.
Testlauf
Bei einem Test der Technologie wurde der Sensor mit einem hautverträglichen Klebstoff am Arm eines Freiwilligen angebracht. Die Messungen erfolgten eine und drei Stunden nach der Einnahme einer Mahlzeit. Unmittelbar vor diesen Messungen führte die Person ein kurzes Training durch, bei dem sie eine geringe Menge Schweiß produzierte. Der Sensor zeigte an, dass der Gewebezucker zwischen den beiden Messungen abfiel und die Werte mit denen eines handelsüblichen Blutzuckermessgeräts übereinstimmten.
„Wir wollen mit Ärzten und anderen Gesundheitsdienstleistern zusammenarbeiten, um herauszufinden, wie wir diese Technologie für die tägliche Überwachung eines Patienten einsetzen können“, sagt der leitende Wissenschaftler, Prof. Huanyu „Larry“ Cheng. „Dieser Glukosesensor dient als grundlegendes Beispiel, um zu zeigen, dass wir die Erkennung von Biomarkern im Schweiß bei extrem niedrigen Konzentrationen verbessern können.“
Die Forschungsarbeit wird in einem Artikel beschrieben, der kürzlich in der Zeitschrift “Biosensors and Bioelectronics” veröffentlicht wurde. Beispiele für andere tragbare Sensoren, die verschiedene Ansätze zur Messung des Glukosespiegels im Schweiß verfolgen, sind die Geräte, die an der University of Texas, der University of Cincinnati, dem koreanischen Institute for Basic Science und dem deutschen Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme entwickelt werden.
Etwas tiefer sitzt in Norwegen ein winziger Sensor, unter der Haut und misst den Gewebezucker von Menschen mit Diabetes
Ein norwegischer Sensor soll mit italienischer Technologie gekoppelt werden, die automatisch Insulin verabreicht. „Wenn das gelingt, wird das Leben für Patienten mit Diabetes viel einfacher“, sagt der norwegische Arzt.
Das Bergener Unternehmen Lifecare steht hinter der Entwicklung des Sensors, der in die Haut von Patienten mit Typ-1-Diabetes injiziert werden soll. Einmal angebracht, misst er den Insulinspiegel. Diese Informationen können dann an eine Smartwatch oder ein Telefon gesendet werden.
Das norwegische Unternehmen will nun gemeinsam mit europäischen Kollegen einen Sensor und eine Insulinpumpe entwickeln, die zusammenarbeiten können.
Sie stellen tatsächlich etwas her, was sie eine synthetische Bauchspeicheldrüse nennen
Bei den meisten Menschen reguliert die Bauchspeicheldrüse mit ihrer Insulinproduktion automatisch den Blutzuckerspiegel. Bei uns Diabetikern funktioniert die Bauchspeicheldrüse nicht wirklich so, wie sie sollte.
Die neue Technologie zielt darauf ab, sowohl den Blutzuckerspiegel zu messen als auch bei Bedarf Insulin im Körper zu verabreichen. Ohne Anstrengung des Patienten.
Der Sensor ist so winzig, dass er fast unsichtbar ist
Es ist so groß wie ein rotes Blutkörperchens.
Damit etwas so Kleines alles messen kann, hat das Unternehmen Nanotechnologie eingesetzt. Mit Hilfe einer Membran, einigen Elektroden und winzigen Mengen flüssiger Chemikalien kann der Sensor den Zuckergehalt im Gewebe unter der Haut messen.
Der Sensor wurde im Labor getestet und zeigte gute Ergebnisse bei Schweinen. Als nächstes kommen Menschen mit Diabetes.
Die Forscher müssen auch herausfinden, welche Technologie am besten funktioniert, um drahtlose Signale des Sensors unter die Haut zu senden.
Und schließlich ist das Ziel dieses europäischen Projekts, den Sensor mit einer in Italien zu entwickelnden Insulinpumpe zu koppeln.
Auch Frankreich und Deutschland sind Teil des Projekts, das den Namen Forgetdiabetes trägt und von der EU mit 43 Millionen NOK (knapp über 3,9 Millionen Euro) unterstützt wird.
Das ehrgeizige Ziel ist, dass die künstliche Bauchspeicheldrüse bis 2025 auf den Markt kommt.
Ist das Ziel in Sicht? Warten wir es ab.
Show Notes
https://www.medtronic-diabetes.de/
156 – K’Watch und K’apsul – Die vielleicht neue CGM Uhr Revolution?
Quellen
https://newatlas.com/medical/skin-sensor-blood-glucose-sweat/
https://www.journals.elsevier.com/biosensors-and-bioelectronics
https://www.webmd.com/diabetes/news/20160321/a-wearable-patch-might-help-manage-diabetes-painlessly