28. Juni 2023 – Eine Smartwatch kann Ihnen viel über Ihre Gesundheit verraten, aber zum Schutz vor großen Bedrohungen wie Diabetes und Herzerkrankungen bleiben Blutuntersuchungen – vorerst – der Goldstandard.
Eines Tages könnte Ihnen ein tragbares Pflaster die gleichen Informationen liefern, ohne dass Sie den Arm stechen und zur Arztpraxis schleppen müssen.
Das Pflaster verfolgt Marker in der Flüssigkeit unter Ihrer Haut, zwischen und um Ihre Zellen herum, die sogenannte interstitielle Flüssigkeit.
Wenn Sie jemals ein kontinuierliches Glukosemessgerät gesehen oder verwendet haben, dann haben Sie diese Zukunft bereits geahnt. Diese Hautpflaster, die typischerweise auf der Rückseite des Oberarms getragen werden, nutzen interstitielle Flüssigkeit, um den Blutzuckerspiegel in Echtzeit zu überwachen.
Jetzt fragen sich Wissenschaftler: Was könnte uns diese Technologie sonst noch bei der Messung helfen?
„Die Vision besteht darin, irgendwann ein Labor unter der Haut zu entwickeln“, sagte Joseph Wang, PhD, Professor für Nanotechnik an der University of California in San Diego.
Das Ergebnis: Ihre gesamte Laborarbeit – Cholesterin, Hormone, Elektrolyte und mehr – könnte zum Selbststudium werden, was das Gesundheitssystem entlastet und Sie mit Echtzeitinformationen in klinischer Qualität über Ihre Gesundheit versorgt.
Wie funktioniert es?
Schweiß und Speichel sind möglicherweise leichter zu erreichen, aber interstitielle Flüssigkeit ist ein besserer Spiegel für Blut. Es tritt aus winzigen Blutgefäßen (Kapillaren) aus und transportiert Nährstoffe zu Ihrer Haut und entfernt Abfallstoffe von dieser.
Um diese Flüssigkeit einzufangen, verfügt jeder Monitor entweder über einen winzigen Draht oder eine Reihe von weniger als einem Millimeter langen Mikronadeln, die tagelang, wochenlang oder wie lange Sie ihn tragen, in die Haut eindringen. „Man spürt es nicht“, sagte Wang. „Sobald man es auf die Haut aufträgt, vergisst man es.“
Die Mikronadeln oder Drähte bestehen aus einem Polymer, das die Flüssigkeit aufsaugt, die zu einem biochemischen Sensor fließt, der auf den Marker zielt, den Sie messen möchten.
Die frühesten Patente für diese Technologie stammen aus den 1990er Jahren (die ersten tragbaren Glukosemessgeräte für den Heimgebrauch kamen in den 2000er Jahren auf den Markt), aber seitdem haben die Sensoren einen langen Weg zurückgelegt und sind kleiner, genauer und ausgefeilter geworden.
Glukosesensoren verwenden ein Enzym, das auf Glukose reagiert, um deren Konzentration im Blut anzuzeigen. Einige Forscher – wie Jason Heikenfeld, PhD, und sein Team an der University of Cincinnati – konzentrieren sich auf „Aptamere“, kurze Einzelstränge der DNA, die an Zielmoleküle binden. „Man kann die körpereigene Fähigkeit, Stoffe zu erzeugen, nutzen, um die Nadel im Heuhaufen zu finden“, sagte er.
Das größere Bild
„Da unsere Bevölkerung altert und die Gesundheitskosten in die Höhe schießen und unsere medizinische Infrastruktur und Arbeitskräfte knapp werden, sehen wir einen Vorstoß zur dezentralen Medizin“, sagte Heikenfeld. Wie andere Technologien zur Überwachung zu Hause verspricht auch die interstitielle Flüssigkeitserkennung Komfort und einen besseren Zugang zur Pflege.
„Über Telemedizin und das Telefon kann man viel tun“, sagte Justin T. Baca, MD, PhD, außerordentlicher Professor an der University of New Mexico. „Aber wir haben immer noch nicht herausgefunden, wie wir zuverlässige Bioproben sammeln und aus der Ferne analysieren können.“
Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Bluttest, der eine Momentaufnahme des Gesundheitszustands zu einem bestimmten Zeitpunkt liefert, verfolgen diese Geräte Daten kontinuierlich, zeigen Trends auf und helfen Ärzten, drohende Bedrohungen früher zu erkennen.
Nehmen wir zum Beispiel Ketone, eine Chemikalie, die in der Leber beim Abbau von Fetten entsteht. Hohe Werte bei Diabetes-Patienten können zu einer lebensbedrohlichen Erkrankung namens diabetischer Ketoazidose führen, die sich oft langsam aufbaut und in frühen Stadien übersehen werden kann.
Baca und andere nutzen interstitielle Flüssigkeit, um kontinuierlich den Ketonspiegel im Blut zu messen.
„Es ist möglicherweise wie ein Frühwarnzeichen dafür, dass jemand entweder untersucht oder rehydriert werden oder etwas Insulin bekommen muss“, sagte Baca, „eine Art Frühdiagnose, um spätere Krankenhausbesuche zu vermeiden.“
Hier erfahren Sie, wozu diese Technologie uns sonst noch beitragen könnte:
Management chronischer Krankheiten
Die gesundheitlichen Auswirkungen von Medikamenten und Ernährung in Echtzeit zu sehen, könnte Patienten motivieren, an ihren Behandlungsplänen festzuhalten, sagte Heikenfeld. Forscher in Taiwan sind einen Test entwickeln Dies könnte Menschen mit chronischer Nierenerkrankung dabei helfen, den Cystatin-C-Spiegel zu verfolgen, ein Protein, das mit abnehmender Nierenfunktion ansteigt. Herzkranke Patienten könnten zusehen, wie ihr Cholesterinspiegel mit der Zeit sinkt, und natürlich können Diabetespatienten bereits den Blutzuckerspiegel verfolgen.
Überwachung verschreibungspflichtiger Medikamente
Anbieter könnten den Medikamentenspiegel im Körper eines Patienten überwachen – etwa Antibiotika gegen eine Infektion –, um zu sehen, wie es verstoffwechselt wird, und die Dosis nach Bedarf anpassen, sagte Heikenfeld.
Stress- und Hormontherapie
Interstitielle Flüssigkeit könnte uns dabei helfen, den Hormonspiegel zu messen, beispielsweise das Stresshormon Cortisol.
Wissenschaftler im Vereinigten Königreich und in Norwegen haben ein an der Hüfte getragenes Gerät entwickelt, das bis zu drei Tage lang kontinuierlich interstitielle Flüssigkeitsproben sammelt. In ihrer Studie wurden Proben zur Analyse verschickt, aber eines Tages könnte das Gerät mit einem Sensor ausgestattet werden, um ein einzelnes Hormon in Echtzeit zu überwachen, sagte Studienautor Thomas Upton, PhD, ein klinischer Forschungsstipendiat an der Universität Bristol in England. „Es besteht großes Interesse an der Cortisol-Überwachung in Echtzeit“, sagte er.
Zu denen, die davon profitieren könnten: Patienten mit Hormonmangel, Nachtschichtarbeiter mit gestörtem Tagesrhythmus oder alle, die ihre Stressreaktion im Auge behalten möchten.
Menschliche Leistung und Wohlbefinden
Sportler könnten Glukose- und Laktatmonitore verwenden, um Training, Erholungszeit und Ernährung zu optimieren. Auf der Keto-Diät? Ein Monitor könnte Ihnen dabei helfen, Ihre Kohlenhydrataufnahme basierend auf Ihrem Ketonspiegel anzupassen. Abbotts Analyte Ventures Die Gruppe arbeitet an Blutalkoholsensoren, die für alle hilfreich sind, die übermäßigen Alkoholkonsum vermeiden möchten.
Wann können Sie eines bekommen?
Die ersten Forschungsergebnisse waren vielversprechend, es bedarf jedoch noch viel mehr, bevor interstitielle Flüssigkeitssensoren verifiziert und zugelassen werden können.
Die Herstellung wird eine Herausforderung sein. Die Produktion dieser Sensoren in großem Maßstab ohne Einbußen bei Konsistenz oder Qualität werde nicht billig sein, sagte Heikenfeld. Die Entwicklung der heutigen kontinuierlichen Glukosemessgeräte hat Jahrzehnte und Hunderte Millionen Dollar gedauert.
Dennoch ist der Grundstein gelegt.
„Während wir uns alle zunehmend der interstitiellen Flüssigkeit zuwenden, gibt es einen nachweislichen Erfolgsplan, an dem die großen Diagnostikunternehmen über Jahrzehnte gearbeitet haben“, sagte Heikenfeld.
Derzeit verfeinern Wissenschaftler die Sensoren und finden heraus, wie sie sie während des Gebrauchs vor anderen Körperflüssigkeiten schützen können, sagte Wang. Aber wenn alles zusammenkommt, könnte das Ergebnis bahnbrechend sein.
Wangs Labor entwickelt ein System, das Glukose und Laktat oder Glukose und Alkohol überwachen kann – das bereits in zwei Jahren verfügbar sein könnte, sagte er.
Wang prognostizierte, dass wir im nächsten Jahrzehnt in der Lage sein werden, ein Dutzend Marker mit einem einfachen Patch zu messen.