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 Verbesserte Diagnostik bei Brustbiopsien | Gewebeproben mit neuem System präziser entnehmen
10.12.2018 | Universitätsklinikum Ulm

nachricht Erstmalig in Deutschland: Erfolgreiche Bestrahlungstherapie lebensbedrohlicher Herzrhythmusstörung
07.12.2018 | Universitätsklinikum Schleswig-Holstein

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Neue Methode verpasst Mikroskop einen Auflösungsschub

Verspiegelte Objektträger ermöglichen jetzt deutlich schärfere Bilder / 20fach bessere Auflösung als ein gewöhnliches Lichtmikroskop - Zwei Forschungsteams der Universität Würzburg haben dem Hochleistungs-Lichtmikroskop einen Auflösungsschub verpasst. Dazu bedampften sie den Glasträger, auf dem das beobachtete Objekt liegt, mit maßgeschneiderten biokompatiblen Nanoschichten, die einen „Spiegeleffekt“ bewirken. Mit dieser einfachen Methode konnten sie die Bildauflösung signifikant erhöhen und einzelne Molekülkomplexe auflösen, die sich mit einem normalen Lichtmikroskop nicht abbilden lassen. Die Studie wurde in der NATURE Zeitschrift „Light: Science and Applications“ veröffentlicht.

Die Schärfe von Lichtmikroskopen ist aus physikalischen Gründen begrenzt: Strukturen, die näher beieinander liegen als 0,2 tausendstel Millimeter, verschwimmen...

Im Focus: Supercomputer ohne Abwärme

Konstanzer Physiker eröffnen die Möglichkeit, Supraleiter zur Informationsübertragung einzusetzen

Konventionell betrachtet sind Magnetismus und der widerstandsfreie Fluss elektrischen Stroms („Supraleitung“) konkurrierende Phänomene, die nicht zusammen in...

Im Focus: Drei Nervenzellen reichen, um eine Fliege zu steuern

Uns wirft so schnell nichts um. Eine Fruchtfliege kann dagegen schon ein kleiner Windstoß vom Kurs abbringen. Drei große Nervenzellen in jeder Hälfte des Fliegenhirns reichen jedoch aus, um die Fliege mit Hilfe visueller Signale wieder auf Kurs zu bringen.

Bewegen wir uns vorwärts, zieht die Umwelt in die entgegengesetzte Richtung an unseren Augen vorbei. Drehen wir uns, verschiebt sich das Bild der Umwelt im...

Im Focus: Researchers develop method to transfer entire 2D circuits to any smooth surface

What if a sensor sensing a thing could be part of the thing itself? Rice University engineers believe they have a two-dimensional solution to do just that.

Rice engineers led by materials scientists Pulickel Ajayan and Jun Lou have developed a method to make atom-flat sensors that seamlessly integrate with devices...

Im Focus: Drei Komponenten auf einem Chip

Wissenschaftlern der Universität Stuttgart und des Karlsruher Institutes für Technologie (KIT gelingt wichtige Weiterentwicklung auf dem Weg zum Quantencomputer

Quantencomputer sollen bestimmte Rechenprobleme einmal sehr viel schneller lösen können als ein klassischer Computer. Einer der vielversprechendsten Ansätze...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Eine Norm für die Reinheitsbestimmung aller Medizinprodukte

10.12.2018 | Veranstaltungen

Fachforum über intelligente Datenanalyse

10.12.2018 | Veranstaltungen

Plastics Economy Investor Forum: Treffpunkt für Innovationen

10.12.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Klein und vielseitig: Schlüsselorganismen im marinen Stickstoffkreislauf nutzen Cyanat und Harnstoff

10.12.2018 | Studien Analysen

Ungesundes Sitzen vermeiden: Stuhl erkennt Sitzposition und motiviert zur Änderung der Körperhaltung

10.12.2018 | Energie und Elektrotechnik

Eine Norm für die Reinheitsbestimmung aller Medizinprodukte

10.12.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics