Blutzucker verletzungsfrei messen?
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Werden wir den Blutzucker verletzungsfrei messen?
Unser Experte: Der Physiker Dr. rer. nat. habil. Andreas Thomas arbeitet seit vielen Jahren im Bereich der Diabetestechnologie und war auch an der Entwicklung von Geräten zur kontinuierlichen und non-invasiven Glukosemessung beteiligt.
Zuverlässige Blutzuckerwerte haben ihren Preis: Es führt kein Weg daran vorbei, sich dafür in den Finger bzw. eine andere Stelle stechen zu müssen. Selbst wenn die Messgeräte heute nur noch eine winzige Menge Blut benötigen – der Traum bleibt: Einmal ein Gerät tragen zu können, das kontinuierlich und ohne „Pieks“ den Blutzucker misst. Warum ist das heute, 50 Jahre nach Beginn der ersten Forschungen, noch immer nicht möglich? „Fakt ist, dass diese Messung nicht einfach zu haben ist“, sagt der Physiker Dr. Andreas Thomas, der sich seit langem mit diesem Forschungsgebiet befasst. „Glukose kommt im Organismus nur in relativ geringen Konzentrationen vor, was bisher jede non-invasive Messmethode
an die Grenze der Genauigkeit bringt – während gleichzeitig für die Diabetesbehandlung eine hohe Genauigkeit gefordert ist.“
Licht spielt zentrale Rolle
Non-invasiv bedeutet verletzungsfrei. Messgeräte bzw. Chips, die implantiert werden, sowie Sensoren zur kontinuierlichen Glukosemessung, wie es sie heute bereits gibt, fallen deshalb nicht unter diese Kategorie. „Haut und Auge sind die beiden Organe, die für eine non-invasive Messung die besten Ansatzpunkte liefern“, erklärt Dr. Thomas. Infrarot-Licht spielt dabei eine wesentliche Rolle. Dr. Andreas Thomas beschreibt das vereinfacht so: „Wenn Licht in Form elektromagnetischer Wellen auf einen Gegenstand trifft, reagieren die Atome und Moleküle in diesem Gegenstand auf ganz charakteristische Weise – sie besitzen quasi einen unverwechselbaren „Finderabdruck“. Ein Teil des Lichtes wird gestreut, ein anderer Teil wird aufgenommen (absorbiert). Eine Änderung des Glukoseanteils im Gewebe führt zu einer Änderung des gestreuten Lichtes. Man misst also entweder die Lichtstreuung oder die Lichtabsorption, um Rückschlüsse auf die Glukosekonzentration zu ziehen.“ Der Haken ist: Die Konzentration der Glukose bewegt sich im Körper nur im Promillebereich. „Will man kleine Veränderungen im Blutzuckerwert registrieren, gleicht eine solche Messung der Suche nach der berühmten Nadel im Heuhaufen“, so Dr. Thomas.
Viele Störfaktoren
Veränderungen der Durchblutung, hormonelle Schwankungen, Medikamente: Störfaktoren wie diese erschweren – je nach angewandter Methode – die Messung zusätzlich. „Stellen Sie sich einen Kurzwellenempfänger vor,“ beschreibt Dr. Thomas das Problem. „Auf einem kleinen Strich haben Sie viele Wellenlängen. Solange Sie Rauschsignale nicht ausfiltern können, bleibt der Empfang schlecht. Ähnlich verhält es sich im Moment noch bei der verletzungsfreien Glukosemessung. Man versucht zwar, Störfaktoren mathematisch herauszurechnen, doch das ist nur die zweitbeste Lösung. Besser wäre es, den Empfänger zu verbessern und so das Nutzsignal zu erhöhen.“ Das könnte in Zukunft über weiter entwickelte Bauteile aus der Mikroelektronik möglich sein. „Mit zukünftigen Bauelementen werden Empfindlichkeiten erreicht werden, von denen man heute nur träumt“, ist Dr. Thomas überzeugt. So wurden im Februar 2009 auf dem Kongress zur Diabetestechnologie in Athen solche Bauelemente auf Basis neuartiger „Nanotubes“ (künstlich hergestellte, vielatomige Kohlenstoffstrukturen) diskutiert.
Gescheiterte Projekte
Trotz aller Hindernisse haben es einige wenige Messgeräte in der Vergangenheit (fast) bis zur Marktreife geschafft. Zwei Beispiele, die durch die Presse gingen, sind Pendra und Glucowatch. Warum hört man nichts mehr von beiden Projekten? „An der ‚Pendra-Uhr‘, entwickelt von der Schweizer Firma Pendragon, lassen sich sehr gut die aktuellen Grenzen der Machbarkeit aufzeigen“, erläutert Dr. Thomas. „Die Messmethode war nach jahrelangen Forschungen sehr weit entwickelt, in der klinischen Prüfung hat sich dann letztendlich gezeigt, dass sie den hohen Anforderungen an die Genauigkeit im Moment nicht genügt. Die Ergebnisse waren nicht ausreichend reproduzierbar. Stellen Sie sich ein Auto vor, das bei fünfmal starten einmal nicht anspringt. Darauf kann und will sich niemand verlassen.“ Ein anderes Beispiel ist die Glucowatch, die 2001 auf den Markt kam. Das Gerät konnte zwar quasi verletzungsfrei kontinuierlich messen, scheiterte aber an der mangelnden Akzeptanz durch die Anwender. Bei dieser Messmethode wurde ein spezielles Pflaster auf die Haut geklebt, über dem die „Uhr“ getragen wurde. Auf diese Weise wurde ein elektrisches Feld zwischen Messgerät und Haut aufgebaut, um Wasser aus der Haut zu ziehen (Elektrophorese). Die in diesem Wasser gelöste Glukose wurde gemessen. Nachteile: Die Anwender klagten über ein unangenehmes Kribbeln auf der Haut, beim Schwitzen zeigte das Gerät „Error“, und das Pflaster musste alle 13 Stunden getauscht werden. Die Glucowatch hatte keinen Erfolg im Markt, und der Vertrieb wurde eingestellt. Heute ist nur noch das Zubehör erhältlich.
Viel Geld investiert
Fehlende Technik, mangelnde Akzeptanz: Alle Geräte, die bisher halbwegs Richtung Marktreife entwickelt wurden, sind letztendlich gescheitert. Dabei wurde bereits viel Geld investiert. Zwischen 15 und 20 Millionen Euro kostet die Entwicklung eines non-invasiven Messgerätes inklusive aller Zulassungsstudien, schätzt Dr. Thomas. Trotzdem geht der internationale Wettlauf zur Entwicklung eines solchen Gerätes weiter. „Man hört schon mal den Vorwurf, die Industrie würde die Entwicklung blockieren“, sagt Dr. Thomas, „aber das kann ich aus meiner Erfahrung nicht bestätigen. Es sind vor allem viele kleine Firmen, die in dieser ‚Nische‘ aktiv sind. Sie arbeiten mit Risikokapital und stehen unter dem Erfolgsdruck, möglichst schnell ein marktfähiges Produkt zu bringen. Das treibt die Forschung und den Wettbewerb voran.“
Und die Zukunft?
Zwei Ansätze hält Dr. Andreas Thomas für besonders vielversprechend: Die Fluoreszenz-Messung am Auge und die Impedanz-Spektroskopie über die Haut. Letzteres Messprinzip liegt der „Pendra-Uhr“ zu Grunde und wird heute von der Schweizer Firma Solianis weiter verfolgt. Das Unternehmen, das Grundlagenforschung unter anderem mit EU-Forschungsgeldern betreibt, arbeitet daran, Störfaktoren auszuschalten, die bisher eine zuverlässige Messung verhindern.
Dr. Andreas Thomas schätzt, dass es noch etwa 5 bis 10 Jahre dauern wird, bis ein noninvasives Messgerät tatsächlich Marktreife erlangt und zu einem akzeptablen Preis angeboten werden kann. Es wird allerdings, so seine Meinung, die konventionelle Blutzucker-Selbstkontrolle nicht ganz ersetzen können, nur ergänzen. Denn für eine Insulinanpassung wird die Genauigkeit vermutlich nicht ausreichen. „Ein Gerät zur verletzungsfreien Messung könnte aber zumindest einen Trend anzeigen, ob die Blutzuckerwerte stabil sind oder nicht – und damit überflüssige Messungen ersparen“, meint Dr. Thomas. „Ich könnte mir eine ‚Ampel‘ vorstellen, die durch Grün, Gelb und Rot anzeigt, wo der Blutzucker steht. Solange das Gerät Grün zeigt, ist alles ok. Gelb bzw. Rot würde bedeuten, dass der Wert nach oben oder unten geht. Nur dann wäre der zusätzliche ‚Pieks‘ in den Finger noch erforderlich.“