Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Keinen Stich mehr in den Finger

06.05.2010
Forschende der ETH Zürich haben einen neuartigen Sensor entwickelt, der beim Kontakt mit menschlichem Atem sofort anzeigt, ob eine Person an Diabetes Typ 1 leidet. Der Sensor misst mit grosser Präzision Azeton, das in der Atemluft von Diabetes-1-Patienten in hoher Konzentration enthalten ist.

Schätzungsweise rund 300'000 Personen, d.h. vier Prozent der Schweizer Bevölkerung, sind an Diabetes erkrankt; davon sind rund 30'000 Typ-1-Diabetiker. Bei diesen Menschen besteht ein grosses Risiko für eine lebensbedrohliche Ketoazidose, bei welcher der Stoffwechsel aus Mangel an Insulin entgleist. In diesem Fall steigt die Konzentration von Azeton in der Atemluft erheblich. Zwar atmen auch gesunde Menschen Azeton aus, die Konzentration beträgt jedoch nur rund 900 ppb (Partikel pro Milliarde). Bei Personen, die an Diabetes Typ 1 leiden, sind es fast doppelt so viele. Im Fall einer Ketoazidose liegt der Wert sogar noch höher.

Forschern der ETH Zürich ist es nun gelungen, einen Sensor zu entwickeln, der selbst bei extrem hoher Luftfeuchtigkeit von über 90 Prozent – wie sie die Atemluft aufweist – noch sehr präzise arbeitet und selbst 20 ppb Azeton messen kann. Den neuartigen Sensor stellen Prof. Sotiris Pratsinis vom Institut für Verfahrenstechnik der ETH Zürich und seine Mitarbeiter in der neusten Ausgabe der Fachzeitschrift "ACS Analytical Chemistry" vor.

Nanosensor aus der Flamme

Die Wissenschaftler haben den Sensor aus einem mit Gold-Elektroden versetzten Trägermaterial gebaut und es mit einem hauchdünnen Halbleiter-Film aus Wolframoxid-Nanopartikeln beschichtet. Um die Empfindlichkeit des Sensors zu verbessern, fügten die Forschenden Silikon bei. Die Mixtur wird in einer über 2200 Grad heissen Flamme hergestellt. Dabei steigen die Nanopartikel in einer Wolke auf und haften am Trägersubstrat, welches die Forschenden gleichzeitig mit Wasser abkühlen. Durch dieses rasche Erhitzen und Abkühlen entsteht eine glasartige Halbleiter-Schicht auf der Elektrode.

Mit hochauflösenden Elektronenmikroskopen beobachten die Wissenschaftler, ob das aufgedampfte Material eine ungewöhnliche, schwammartige Struktur aufweist. In diesen Poren verfangen sich die Azetonmoleküle und beginnen mit dem Wolframoxid zu reagieren. Ist in der Atemluft viel Azeton enthalten, sinkt der elektrische Widerstand des Materials. Zwischen den Elektroden fliesst mehr Strom und erzeugt ein entsprechend starkes Signal. Bei geringen Azeton-Konzentrationen hingegen bleibt der Widerstand bestehen.

Künftig auch andere Krankheiten nachweisen

Für Diabetes-Patienten wäre ein handliches, leicht zu bedienendes, Gerät ein grosser Fortschritt. Sie könnten damit einfach und unkompliziert ihren eigenen Blutzuckerspiegel bestimmen. Bis heute müssen sie dafür eine Blutprobe nehmen. Mit dem neuen Gerät würde der tägliche Stich in die Fingerkuppe entfallen. Der Sensor könnte auch in Notfallstationen von Spitälern gute Dienste leisten. Dort liesse sich unkompliziert feststellen, ob ein Patient eine diabetische Ketoazidose erlitten hat. Noch liegt der Sensor erst als Prototyp vor. «Wir suchen zurzeit nach einem Partner aus der Medizin, um daraus ein alltagstaugliches Messgerät zu entwickeln», sagt Sotiris Pratsinis. Der ETH-Professor hofft zudem, dass er in Zukunft auch andere Krankheiten mit seinem neuen Sensor in der Atemluft nachweisen kann.

Neue Diagnose-Möglichkeiten

Nichtinvasive Methoden zur Diagnose von Krankheiten werden immer wichtiger. Die Analyse der Atemluft ist dabei zentral. Sie ist schnell, billig und einfach anzuwenden. Die Atemluft besteht zur Hauptsache aus einer Mischung von Stickstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid, Wasser und aus über 1000 flüchtigen Stoffen, die teils nur in sehr kleinen Konzentrationen vorliegen. Darunter sind auch flüchtige organische Verbindungen, die der Körper selbst produziert. Einige sind typisch für bestimmte Krankheiten und dienen als Marker, wie eben Azeton für Diabetes Typ 1.

Claudia Naegeli, | idw
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch

Weitere Berichte zu: Atemluft Azeton Diabetes Diabetes Typ 1 Ketoazidose Sensor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Mikroskop im Kugelschreiberformat: Auf dem Weg zur endoskopischen Krebsdiagnose
28.04.2017 | Leibniz-Institut für Photonische Technologien e. V.

nachricht Highspeed-Laser erkennt Krebs in zwei Minuten
25.04.2017 | University of Hong Kong

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie