Miniatur-Sensor misst drei Gesundheitswerte gleichzeitig – revolutionär für Medizin und Fitness

Ein internationales Forschungsteam hat einen winzigen Fasersensor entwickelt, der die Gesundheitsüberwachung revolutioniert. Das Gerät misst drei entscheidende Biomarker – Glukose, Laktat und Ethanol – gleichzeitig und in Echtzeit. Mit einem Durchmesser von nur 1,1 Millimetern ist es der kleinste Sensor seiner Art und ermöglicht eine minimalinvasive Überwachung von Patienten.

Drei Biomarker, eine Lösung

Die gleichzeitige Erfassung dieser Werte bietet entscheidende Vorteile für Medizin und Alltag:

• Glukose: Unverzichtbar für die Diabetes-Therapie und Blutzuckerkontrolle.
• Laktat: Wichtiger Indikator für Sepsis, Sauerstoffmangel im Gewebe oder körperliche Überlastung.
• Ethanol: Relevant bei Alkoholvergiftungen, Suchtbehandlungen und Leber-/Hirnschäden.

„Die Echtzeit-Überwachung dieser Biomarker ist entscheidend, um den Stoffwechselzustand zu verstehen und Therapieentscheidungen in der Intensivmedizin zu treffen. Unser Fasersensor bietet eine einzigartige Lösung, um diese Verbindungen gleichzeitig zu messen und so ein vollständigeres Bild des Gesundheitszustands zu erhalten.“

Vorteile gegenüber herkömmlichen Methoden

Bisher werden diese Biomarker meist separat mit unterschiedlichen Geräten gemessen – ein zeitaufwendiger, invasiver und kostspieliger Prozess. Die neue Technologie bietet folgende Verbesserungen:

• Echtzeit-Messung: Keine Verzögerung durch Probenentnahme und Laboranalyse.
• Minimalinvasiv: Keine Gewebeverletzung durch direkte Messung im Gewebe.
• Kontinuierliche Überwachung: Ideal für Intensivpatienten, Sportler oder Diabetiker.

Im Gegensatz zur Mikrodialyse, bei der Gewebeflüssigkeit entnommen und analysiert wird, misst der Fasersensor die Werte direkt im Gewebe. Dies ist besonders in der Notfallmedizin von Bedeutung, wo jede Sekunde zählt. Bei schweren Hirnverletzungen etwa werden Mikrodialyse-Sonden eingesetzt, um chemische Veränderungen zu überwachen. Allerdings ist dieses Verfahren arbeitsintensiv und liefert verzögerte Ergebnisse, da die Proben erst analysiert werden müssen.

Technische Innovation: Wie der Sensor funktioniert

Der Sensor besteht aus zwei Silberhalogenid-Lichtleitfasern, die in einem robusten Polyetheretherketon-Röhrchen (PEEK) untergebracht sind. Eine Faser hat eine abgeschrägte Spitze zur Lichtabgabe und -aufnahme, die andere ist mit Gold beschichtet und wirkt als Spiegel. Eine semipermeable Membran verhindert den direkten Kontakt mit dem Gewebe und verbessert die Biokompatibilität.

Ein Quantenkaskadenlaser (QCL) sendet Infrarotlicht aus, das mit den Molekülen im Gewebe interagiert. Jedes Molekül absorbiert Licht bei spezifischen Wellenlängen und erzeugt ein einzigartiges Spektrum. Die Lichtabsorption ist proportional zur Konzentration der Moleküle, sodass eine präzise Messung möglich ist – ohne die Moleküle selbst zu verändern oder zu stören.

Anwendungsbereiche

Die Technologie eignet sich für:

• Intensivmedizin: Schnelle Reaktion auf metabolische Krisen wie Sepsis oder Hirnverletzungen.
• Diabetes-Management: Kontinuierliche Blutzuckerkontrolle ohne häufige Blutentnahmen.
• Sportmedizin: Überwachung von Laktatwerten zur Trainingsoptimierung.
• Fitness-Tracking: Messung von Stoffwechselparametern für personalisierte Gesundheitsstrategien.

„In der Intensivmedizin zählt jede Sekunde. Wir brauchen diese Informationen sofort“, betont Hutter. Der Sensor könnte die Patientenversorgung deutlich verbessern und gleichzeitig die Kosten senken.