Prototyp: Mini-Labor unter der Haut soll Gesundheitszustand überwachen

Grenoble (Frankreich) - Ein winziges High-Tech-Implantat könnte in Zukunft bei der Überwachung der Gesundheit helfen. Unter die Haut gepflanzt soll das gerade einmal 14 Millimeter lange und wenige Millimeter breite Gerät die Menge an unterschiedlichen Substanzen im Blut ermitteln, die als Indikatoren für verschiedene Krankheitsbilder dienen. Die gesammelten Werte gibt das Mini-Labor dann über mehrere Zwischenschritte an den behandelnden Arzt weiter. Auf diese Weise wäre eine individuell abgestimmte und weit intensivere Patientenbetreuung denkbar, als gewöhnliche Behandlungen wie regelmäßige Untersuchungen mit Hilfe herkömmlicher Bluttests ermöglichen. Das Prinzip ihres Prototyps stellten Forscher aus der Schweiz auf der Konferenz „Design, Automation, and Test in Europe“ (DATE) in Grenoble vor. Sie hoffen, dass Ihr Gerät in etwa vier Jahren Marktreife erreichen wird. Besonders gut eignen soll es sich für Patienten mit chronischen Krankheiten oder bei der Überwachung von Chemotherapien.

„Das wird eine direkte und kontinuierliche Kontrolle ermöglichen“, erläuterte Giovanni de Micheli vom Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, „basierend auf der individuellen Verträglichkeit des Patienten und nicht auf Alter- und Gewichtstabellen oder wöchentlichen Bluttests.“ In Laborversuchen hat sich das Gerät bereits bewährt. Der Prototyp, der sich noch im Experimentalstadium befindet, erkennt zuverlässig mehrere Schlüsselsubstanzen, die für gewöhnlich bei Gesundheitsuntersuchungen herangezogen werden. Er lässt sich bisher so einstellen, dass er auf bis zu fünf solcher Substanzen gleichzeitig anspricht – zum Beispiel auf bestimmte Proteine. Dazu setzen die Forscher passende Enzyme ein, die in fünf Sensoren liegen und auf die jeweiligen Substanzen entsprechend reagieren. „Potenziell können wir einfach alles erkennen“, erklärte de Micheli. „Die Enzyme haben allerdings eine begrenzte Lebensdauer und wir mussten sie so gestalten, dass sie möglichst lange halten.“ Die Enzyme, die die Forscher derzeit testen, arbeiten für etwa anderthalb Monate, was für viele Anwendungen ausreichend ist. Außerdem, sagen die Forscher, lässt sich das Implantat aufgrund seiner geringen Größe sehr leicht entfernen und ersetzen.

Neigt sich hingegen die Energie des Minilabors dem Ende zu, wird allerdings nicht jedes Mal ein operativer Eingriff nötig. Die Energiezufuhr bei einem solch winzigen technischen Gerät zu gewährleisten, stellte die Forscher durchaus vor eine Herausforderung. Es arbeitet mit nur einem Zehntel Watt. Aufladen lässt sich die Batterie drahtlos über ein Batteriepflaster durch die Haut hindurch. Auch die gewonnenen Daten werden von dem Implantat per Funk an dieses Pflaster gesendet. Es sammelt die Daten und leitet sie mittels Bluetooth an ein Handy weiter, von wo sie an den behandelnden Arzt geschickt werden können.

Patienten mit chronischen Erkrankungen könnte das Implantat helfen, indem es ihren Zustand permanent überwacht und bei den ersten Anzeichen einer kritischen Entwicklung bereits ein Signal an den Arzt sendet, noch bevor der Patient selbst erste Symptome bemerkt. Auch zur Unterstützung einer Chemotherapie wäre das implantierte Mini-Labor geeignet. Es könnte die Wirkung der Therapie überwachen, etwa wie die Patienten auf die Medikamente ansprechen und ob deren Dosierung optimal ist.