Intelligente Lösung für eine personalisierte Gesundheitsüberwachung
Zwar erfreuen sich tragbare Fitnessüberwachungsgeräte immer größerer Beliebtheit, doch sind diese in der Regel nicht in der Lage, den Gesundheitszustand auf biomolekularer Ebene direkt zu bewerten. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ELSAH sollte dies durch die Entwicklung eines tragbaren „intelligenten Pflasters“ geändert werden. „Die Idee bestand darin, dass dieses ELSAH-Pflaster einen Biosensor auf Mikronadelbasis mit Elektronik, einschließlich Mikrochip, Batterie und Antennen, kombiniert“, erklärt Projektkoordinator Giorgio Mutinati vom AIT Austrian Institute of Technology. „Dies würde die kontinuierliche Überwachung von Biomarkern wie Glukose und Laktat direkt in interzelluläre Hautflüssigkeit gestatten.“
Fachwissen über mehrere Fachgebiete hinweg
Das ELSAH-Konsortium vereinte sechs Forschungsinstitute, drei KMU und zwei große Industriepartner, um diese Ziele zu erreichen. „Bei diesem Projekt verfügten wir über Fachwissen in den Bereichen Biosensorik, Chemie, Entwicklung und Herstellung medizinischer Geräte, Elektronik und Medizin“, bemerkt Mutinati. „Unser Plan war es, drei Generationen des ELSAH-Pflastersystems zu realisieren, mit aufeinander aufbauenden Integrationsstufen.“ Das Konzept bestand darin, Mikronadeln mit einer Länge von weniger als 1 mm zu entwickeln, die schmerzfrei angewendet werden können. Die Elektronik würde dann eine drahtlose Datenübertragung an das Mobiltelefon vornehmen. Die erste Generation war ein Plattformsystem aus austauschbaren Standardkomponenten. Ein wichtiges Ziel war es, Komponenten auszuwählen, die kostengünstig in der Herstellung sind. Im System der zweiten Generation wurden diese Komponenten integriert, während die letzte Generation die endgültige modulare Lösung bot.
Erfolgreiche Demonstration der Biosensoren
Im Rahmen dieses Prozesses wurden zwei ELSAH-Pflaster-Demonstratoren entwickelt und bewertet. Beim ersten handelte es sich um einen Technologiedemonstrator – Codename Vienna – der alle Komponenten in ein funktionales, nicht-klinisches Gerät integrierte, das im Labor evaluiert wurde. Erfolgreiche Messungen von Glukose und Laktat wurden an der Sensorschnittstelle durchgeführt und die Messdaten auf einen Computer oder ein Mobiltelefon übertragen. Das Hochladen der Messdaten wurde erfolgreich erprobt. Der zweite Demonstrator – Codename Graz – war ein Biosensorpflaster, das für erste Versuche am Menschen eingesetzt wurde. „Die Medizinische Universität Graz in Österreich hat die klinische Studie durchgeführt“, fügt Mutinati hinzu. „Daran waren 30 gesunde Freiwillige beteiligt.“ Diese Versuche haben verdeutlicht, dass das System in der Lage ist, Glukose- und Laktatwerte aufzuzeichnen. Außerdem waren die Rückmeldungen der Studienbeteiligten durchweg positiv, insbesondere was den Komfort und die einfache Nutzung anbelangt.
Gesundheit und Wohlbefinden fördern
Dabei wurden einige wichtige Erkenntnisse gewonnen. So konnte im Rahmen des Projekts beispielsweise bestätigt werden, dass Laktazym – ein neuartiges Enzym – beim Nachweis von Laktat wirksam ist. Diese Technologie wurde inzwischen zum Patent angemeldet und wird derzeit vermarktet. Für die Mikronadeln wurde Platin anstelle von Gold verwendet, um die Umweltauswirkungen des Pflasters zu verringern, außerdem wurde ein äußerst vielseitiger Mikrochip entworfen, hergestellt und integriert. Eine App zur Bedienung des Pflasters wurde erfolgreich entwickelt. „Es sind noch weitere technische Entwicklungen erforderlich, um das ELSAH-Pflaster auf einen höheren Technologie-Reifegrad zu bringen“, so Mutinati. „Dazu gehört auch eine klinische Studie, um das Pflaster als Medizinprodukt zu validieren und zu zertifizieren.“ Sobald er marktreif ist, wird dieser neuartige Sensor nach Ansicht von Mutinati verschiedenen Gruppen zugute kommen. Darunter sind Personen mit chronischen Erkrankungen, die sich einer Physiotherapie unterziehen, Fachleute für Physiotherapie und Medizin, Sporttreibende und Personen, die ihren Blutzuckerspiegel überwachen wollen. „Es wird großartig sein, wenn dieses schmerzfreie, intelligente Pflaster auf dem Markt erhältlich ist“, sagt Mutinati. „Unser Ziel ist es, dass dieses Produkt für alle erschwinglich ist, um Gesundheit und Wohlbefinden zu fördern.“
Schlüsselbegriffe
ELSAH, Gesundheit, Pflaster, Überwachung, Biomarker, Biosensor, Glukose, Fitness