Die Zukunft der Medizin liegt in immer größerer Präzision, nicht nur bei der Diagnose, sondern auch bei der Dosierung von Medikamenten. Das Blutbild, auf das sich das medizinische Personal verlässt, ist im Allgemeinen eine Momentaufnahme, die den Moment der Blutentnahme anzeigt, bevor es stunden- oder sogar tagelang analysiert wird.
Mehrere EPFL-Labors arbeiten an Geräten, die eine konstante Analyse über einen möglichst langen Zeitraum ermöglichen. Die neueste Entwicklung ist der Biosensor-Chip, den Forscher des Integrated Systems Laboratory in Zusammenarbeit mit der Radio Frequency Integrated Circuit Group entwickelt haben. Sandro Carrara stellt es auf dem International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS) in Lissabon vor.
Autonomer Betrieb
"Dies ist der weltweit erste Chip, der in der Lage ist, nicht nur den pH-Wert und die Temperatur zu messen, sondern auch stoffwechselrelevante Moleküle wie Glukose, Laktat und Cholesterin sowie Medikamente", sagte Dr. Carrara. Eine Gruppe elektrochemischer Sensoren arbeitet mit oder ohne Enzyme, was bedeutet, dass das Gerät auf eine Vielzahl von Verbindungen reagieren kann, und dies über mehrere Tage oder sogar Wochen.
Dieses ein Zentimeter große Gerät besteht aus drei Hauptkomponenten: einem Sch altkreis mit sechs Sensoren, einer Steuereinheit, die eingehende Signale auswertet, und einem Funkübertragungsmodul. Es hat auch eine Induktionsspule, die Strom von einer externen Batterie bezieht, die durch ein Pflaster an der Haut befestigt ist. "Ein einfaches Pflaster hält die Batterie, die Spule und ein Bluetooth-Modul zusammen, mit dem die Ergebnisse sofort an ein Mobiltelefon gesendet werden können", sagte Dr. Carrara.
Kontaktlose In-vivo-Überwachung
Der Chip wurde am Institute for Research in Biomedicine (IRB) in Bellinzona erfolgreich in vivo an Mäusen getestet, wo die Forscher den Glukose- und Paracetamolspiegel ständig überwachen konnten, ohne dass ein Drahttracker den Tieren im Weg stand tägliche Aktivitäten. Die Ergebnisse waren äußerst vielversprechend, sodass klinische Tests am Menschen in drei bis fünf Jahren stattfinden könnten – zumal der Eingriff nur minimalinvasiv ist, da der Chip knapp unter der Epidermis implantiert wird.
"Das Wissen um die genaue Wirkung von Arzneimitteln auf den Stoffwechsel in Echtzeit ist einer der Schlüssel zu der Art von personalisierter Präzisionsmedizin, die wir anstreben", sagte Dr. Carrara.
