Nadel adé? Forscher betonen Vorteile der Infrarot-Spektroskopie für Diabetiker

Jena. Den Blutzucker messen, ohne zu stechen, anhand der Atemluft Lungen- und Nierenkrankheiten oder Diabetes schon im Frühstadium erkennen oder die chemische Zusammensetzung von Gewebe bestimmen, um krankhafte Veränderungen aufzuspüren: Die Infrarot-Spektroskopie eröffnet eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten für die nicht-invasive medizinische Diagnostik.

Auch in der Pharma-, Lebensmittel- und Umweltanalytik könnte das Messverfahren entscheidende Fortschritte ermöglichen, betont ein Netzwerk von Forschenden und Industriepartnern aus Deutschland, Österreich und der Schweiz .

Stillstand gefährdet Wettbewerb

Unter dem Dach der interdisziplinären Initiative „IR4future“, zu der Mitglieder aus dem Forschungsverbund „Leibniz Gesundheitstechnologien“, der Freien Universität Berlin und der Universität Innsbruck sowie von Spektrometer- und Optoelektronik-Herstellern aus dem deutschsprachigen Raum zählen, warnen sie nun in einem Positionspapier davor, dass das mit der Infrarot-Spektroskopie verbundene Potenzial ungenutzt zu versanden droht.

Denn die IR-Spektroskopie werde derzeit mehrheitlich als Routine-Messverfahren betrieben und gelehrt — die methodische Weiterentwicklung bleibe dabei auf der Strecke. Forschungseinrichtungen und Gerätehersteller im deutschsprachigen Raum könnten international den Anschluss verlieren, warnt die Initiative.

Ein konkretes Einsatzfeld für die Infrarot-Spektroskopie könnte laut den Jenaer Leibniz-Wissenschaftlern die non-invasive Glukosemessung sein. So müssten in Deutschland rund sechs bis acht Millionen Diabetiker täglich mehrere invasive Blutzuckermessungen durchführen.

Photothermischer Effekt

Ein In-vivo-Ansatz basiere dabei auf einem internen Reflexionselement, das die Glukosekonzentration in der interstitiellen Flüssigkeit bei Hautkontakt mit dem Finger oder dem Handgelenk messe. Der durch den Einsatz eines Quantenkaskadenlasers (QCL) im Spektralbereich des mittleren Infrarots (MIR) ausgelöste photothermische Effekt besitze eine ausreichende Eindringtiefe und werde mit dem Laser im sichtbaren Spektralbereich registriert.

In ihrem Positionspapier verweist die Initiative auf eine Glukosetest-studie mit einem Gerät der ersten Generation der Firma DiaMonTech, an der 100 Freiwillige teilgenommen hätten. Die Genauigkeit habe kommerziellen Geräten zur kontinuierlich Glukosemessung (CGM) entsprochen. Weitere Varianten sollen in den kommenden Jahren im Handheld-Format und als Armband auf den Markt gebracht werden.

Aber nicht nur in der CGM verspricht sich die Initiative großes Potenzial für den Einsatz von Infrarot-Technologien. So würden weiterhin täglich hunderttausende Blutproben in Krankenhäusern und Arztpraxen genommen, sodass ein großer Bedarf an einer fortschrittlichen Analytik bestehe.

Bereits 12 Blutparameter bestimmbar

„Das Ziel ist eine IR-basierte Point-of-Care-Analytik von Körperflüssigkeiten wie Blut oder Urin, die rund ein bis zwei Minuten dauert, und Probenmengen im Mikroliter-Bereich sowie keine Reagenzien und Kalibrierlösungen erfordern“, heißt es.

Aktuell können nach Angaben von „IR4future“ bereits zwölf Blutparameter mittels IR-Spektroskopie in abgeschwächter Totalreflexion (ATR) quantifiziert werden – darunter neben dem Blutzucker Harnstoff, Cholesterin, Triglyeride, Gesamtprotein, Albumin, Hämoglobin sowie Immunglobulin G. (maw)