Neuer Sensor soll Diabetiker von Nadel befreien

Forscher der Purdue University haben einen Sensor entwickelt, der eine kostengünstige Messung der Glucosekonzentration in verschiedenen Körperflüssigkeiten erlaubt.

Bei geringen Herstellungskosten und hoher Genauigkeit können so erstmals Glucoselevel sowohl in Blut als auch in Speichel, Tränenflüssigkeit oder Urin gemessen werden. Die Wissenschaftler hoffen, dass ihre Methode Diabetikern in Zukunft von der Notwendigkeit der Blutzuckertests per Nadel befreien kann, oder zumindest eine Reduktion erlaubt. Durch Modifikationen am Sensor können auch andere Substanzen detektiert werden.

„Derzeit gibt es keine verlässliche nicht-invasive Methode zur Messung des Glucosespiegels für Diabetespatienten. Bei Messungen in anderen Körperflüssigkeiten gibt es diverse Schwierigkeiten, etwa dass der Zuckerspiegel sich dort erst verzögert zum Blut ändern kann. Eine Alternative wäre ein wesentlicher Vorteil, da viele Patienten sagen, die ständigen Messungen mit der Nadel seien schlimmer als die eigentlichen Insulininjektionen“, sagt Bernhard Lippmann-Grob von der Diabetes Klinik Bad Mergentheim http://diabetes-zentrum.de gegenüber pressetext.

Nanotechnologie

Die Herstellung des neuartigen Sensors ist laut seinen Entwicklern technisch nicht besonders aufwändig: Auf einer praktisch beliebigen Trägerschicht lassen die Forscher mehrschichtige Graphen-Plättchen wachsen, an deren Bruchkanten Platin-Nanopartikel andocken können. Durch die Verbindungen entstehen winzige Elektroden. Das eingebrachte Enzym Glucose-Oxidase heftet sich an diese. Glucose wird beim Kontakt aufgespaltet. Das entstehende Peroxid verursacht dann ein elektrisches Signal, das gemessen wird und so Aufschluss über die Glucosekonzentration liefert.

Die Ergebnisse der Wissenschaftler werden diese Woche in der Fachzeitschrift Advanced Functional Materials vorgestellt. Der Sensor ist ein weiteres Beispiel für die Vielseitigkeit von Graphen – das ist ein Film, der aus einer einzigen Lage von Kohlenstoff-Atomen besteht. In diesem Fall sorgt die Verwendung von Graphen für einen Herstellung der Sensoren.

„Normalerweise verlangt die Herstellung von nanostrukturierten Bio-Sensoren viele komplexe Produktionsschritte, wie Ätzen, Lithografie oder chemische Verarbeitung. All diese Dinge sind für unseren Sensor nicht erforderlich, die Graphen-Plättchen wachsen auf praktisch jeder Oberfläche“, sagt Anurag Kumar, einer der Entwickler.

Vielfältige Verwendung

Neben dem Einsatz als nicht-invasivem Glucose-Test kann der Sensor durch Modifikationen auch zum Messen der Konzentration anderer Verbindungen dienen. Ein Ersetzen der Glucose-Oxidase durch andere Enzyme erlaubt das Detektieren anderer Substanzen. Denkbar wären unter anderem Atem-Alkohol-Tests oder Glutamat-Messungen, die bei Parkinson und Alzheimer eine Rolle spielen. Eine weitere Besonderheit der neuen Technologie ist die hohe Genauigkeit. Der Glucose-Sensor entdeckt schon Konzentrationen von 0,0000003 Mol pro Liter, was für einen elektrochemischen Sensor einen Spitzenwert bedeutet.