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Wie der Glukosespiegel durch einen intravaskulären Biosensor zum Vitalparameter der Intensivmedizin wird

Mangelhafte Blutzuckerkontrolle bei Patientinnen und Patienten auf Intensivstationen führt zu häufigeren Komplikationen und erhöhter Sterblichkeit. Ein europäisches Forschungsteam hat einen innovativen und minimalinvasiven Sensor entwickelt, der eine kontinuierliche Überwachung des Blutglukosespiegels bei den Betroffenen zulässt.

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Dass intensivmedizinisch Versorgte die richtige Insulindosis erhalten, ist entscheidend wichtig und hängt von häufigen Blutzuckermessungen ab. Intermittierende Messungen erfassen jedoch die Veränderungen des Glukosespiegels nicht ausreichend zuverlässig. Zudem hat sich eine kontinuierliche Blutzuckermessung bei instabilen Betroffenen als schwierig erwiesen, da die verfügbaren Sensoren eher unzuverlässig oder im klinischen Alltag schwierig zu handhaben sind. Bei den meisten kontinuierlichen Glukoseüberwachungsgeräten kommen subkutane, die Zwischenzellflüssigkeits-Zuckerwerte messende Sensoren zum Einsatz, wobei sich diese bei intensivmedizinisch Behandelten oft deutlich vom Blutzucker unterscheiden.

Neuartiger arterieller Sensor zur kontinuierlichen Blutzuckermessung auf Intensivstationen

Zur Lösung dieses wichtigen Problems wurde im Rahmen des EU-finanzierten Projekts GlucoSet nun der erste arterielle Glukosesensor für die kontinuierliche Blutzuckerüberwachung entwickelt. „Die meisten Behandelten bekommen Stress-Hyperglykämie oder intensivmedizinisch bedingte Diabetes, aber die optimale Insulindosis ändert sich von Stunde zu Stunde und variiert von Mensch zu Mensch. Mit unserem Sensor wird das intensivmedizinische Personal kontinuierlich den Blutzuckerspiegel überwachen können, so dass jede Person die während des Aufenthalts auf der Intensivstation nötige Menge an Insulin erhält“, erklärt Nicolas Elvemo, Projektkoordinator und Geschäftsführer von GlucoSet AS. Der Sensor beruht auf patentierter unternehmenseigener Technologie. Verwendet wird ein intelligentes Hydrogelmaterial mit einem glukosebindenden Molekül, das seine Größe entsprechend dem schwankenden Blutzuckerspiegel verändert. Es zieht sich zusammen, wenn Glukosemoleküle eintreten und dehnt sich aus, wenn sie es verlassen. Das Hydrogel befindet sich an der Spitze einer Glasfaser, die den Durchmesser des Gels mittels eines Interferometrieverfahrens messen kann. Änderungen der Glukosekonzentration bewirken eine Volumenänderung des Hydrogels, wodurch sich dementsprechend sein Durchmesser verändert. Der Sensor kann nanometerkleine Veränderungen im Gel messen und liefert auf diese Weise innerhalb von Sekunden eine genaue Glukoseabschätzung. Der GlucoSet-Sensor ist winzig klein und kann problemlos und ohne Beeinträchtigung von deren sonstigen Aufgaben an arterielle Katheter angeschlossen werden. Die Glukosespiegel sind dann in Echtzeit auf einem Monitor sichtbar. Er ist minimalinvasiv und sicher. Gesundheits- und Krankenpflegekräfte sowie ärztliches Personal kann somit auf sich verändernde Blutzuckerspiegel reagieren, bevor sie Schaden anrichten. Ein wichtiger Durchbruch in der Sensorarchitektur ist die Robustheit gegenüber Arzneimitteln, Metaboliten sowie Temperatur- und pH-Wert-Schwankungen. Die laufenden Projektaktivitäten konzentrieren sich nun darauf, den GlucoSet-Sensor derart in die Arbeitsabläufe auf der Intensivstation einzubinden, dass die Glukose zum fünften Vitalparameter werden kann.

Auf gutem Wege zur klinischen Validierung

Laut Elvemo „bestand die bedeutendste Errungenschaft des Projekts darin, dass GlucoSet AS den Wandel von einem technologieentwickelnden zu einem medizintechnischen Unternehmen vollziehen konnte, das nun in der Lage ist, in diesem stark regulierten Bereich zu operieren.“ Somit können die Partner nicht nur medizinische Ausrüstungen herstellen, sondern diese auch an Patientinnen und Patienten testen. In den präklinischen Ergebnissen zeigte sich, dass die GlucoSet-Sensoren insbesondere in den niedrigen Blutzuckerbereichen hochgenau funktionieren, was für eine engmaschige Glukosekontrolle unerlässlich ist. Diese Eigenschaft ist bei jedem Glukosemessgerät und insbesondere im Kontext einer Intensiv-Insulintherapie von höchster Wichtigkeit. Auch wenn die klinische Validierung des GlucoSet-Systems am Menschen noch aussteht, sind die Partner zuversichtlich, dass mit sicheren zukünftigen Finanzmitteln die Entwicklung einer kommerziellen Version für den klinischen Einsatz vorankommen wird. Der praktische Einsatz des Biosensors auf den Intensivstationen wird einen sozioökonomischen Effekt haben und dazu beitragen, die Behandlungsergebnisse zu verbessern sowie die Kosten für die Gesundheitsversorgung zu senken.

Schlüsselbegriffe

GlucoSet, Glukose, Sensor, Intensivstation, kontinuierliches Glukosemonitoring, kontinuierliche Glukoseüberwachung, kontinuierliche Blutzuckermessung, Hydrogel, glukosebindendes Molekül

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