Ein neues tragbares Gerät, das am Arm befestigt wird, kann den Blutzucker und die Muskelermüdung im Fitnessstudio und den Alkoholgehalt in der Kneipe messen.
Der in Kalifornien entwickelte Prototyp kann kontinuierlich drei Gesundheitsstatistiken – Glukose-, Alkohol- und Laktatspiegel – entweder separat oder gleichzeitig in Echtzeit überwachen.
Es ist etwa so groß wie drei gestapelte Pokerchips und wird schmerzlos durch ein Klettverschluss-ähnliches Pflaster aus mikroskopisch kleinen Nadeln auf die Haut aufgetragen.
Diese Nadeln messen die Flüssigkeit unter der Haut und senden die Daten dann drahtlos an eine benutzerdefinierte Smartphone-App.
Die Forscher hoffen, das Gerät kommerzialisieren zu können, das eine einzige Lösung für Diabetespatienten im Alltag bieten könnte.
Das Gerät kann am Oberarm getragen werden, während der Träger seinem Alltag nachgeht – egal ob im Fitnessstudio oder in der Kneipe
Ingenieure der University of California San Diego (UCSD) beschreiben ihr Gerät in einem heute in veröffentlichten Artikel Natur Biomedizinische Technik.
“Das ist wie ein komplettes Labor auf der Haut”, sagte Studienautor Joseph Wang, Professor für Nanotechnik an der UC San Diego.
“Es ist in der Lage, mehrere Biomarker gleichzeitig kontinuierlich zu messen, sodass Benutzer ihre Gesundheit und ihr Wohlbefinden überwachen können, während sie ihren täglichen Aktivitäten nachgehen.”
Die meisten kommerziellen Gesundheitsmonitore, wie z. B. kontinuierliche Glukosemonitore für Patienten mit Diabetes, messen nur ein Signal.
Das Problem dabei ist, dass Informationen ausgelassen werden, die Menschen mit Diabetes helfen könnten, ihre Krankheit effektiver zu bewältigen.
Beispielsweise ist die Überwachung des Alkoholspiegels auch nützlich, da Alkoholkonsum den Glukosespiegel senken kann.
Die Kenntnis beider Werte kann Menschen mit Diabetes helfen, zu verhindern, dass ihr Blutzucker nach dem Trinken zu stark abfällt.
Die Kombination von Informationen über Laktat – ein Biomarker für Muskelermüdung, beispielsweise während des Trainings – ist ebenfalls nützlich, da körperliche Aktivität die Fähigkeit des Körpers beeinflusst, Glukose zu regulieren.
Das Gerät arbeitet mit einer benutzerdefinierten Smartphone-App, die vom Forschungsteam erstellt wurde, zur Datenerfassung und Visualisierung
Das neue Gerät ist etwa so groß wie drei gestapelte Pokerchips und wird schmerzlos durch ein Klettverschluss-ähnliches Pflaster aus mikroskopisch kleinen Nadeln auf die Haut aufgebracht. Hier löst sich das Einweg-Mikronadelpflaster von seiner wiederverwendbaren elektronischen Hülle
“Mit unserem Wearable können die Menschen das Zusammenspiel zwischen ihren Glukosespitzen oder -einbrüchen mit ihrer Ernährung, Bewegung und dem Trinken alkoholischer Getränke sehen”, sagte Co-Autor Farshad Tehrani von der UCSD.
“Das könnte auch zu ihrer Lebensqualität beitragen.”
Das Pflaster des Geräts aus 25 mikroskopisch kleinen Nadeln oder Mikronadeln ist jeweils etwa ein Fünftel so breit wie ein menschliches Haar.
Das Einstechen in den Arm einer Person verursacht keine Schmerzen, sagen die Forscher, da die Mikronadeln kaum in die Hautoberfläche eindringen.
Verschiedene Enzyme an den Spitzen der Mikronadeln reagieren mit Laktat, Glukose und Alkohol, die sich in der interstitiellen Flüssigkeit befinden – die Flüssigkeit, die die Zellen unter der Haut umgibt.
Diese Reaktionen erzeugen kleine elektrische Ströme, die von elektronischen Sensoren analysiert und drahtlos an die Smartphone-App übermittelt werden.
In Versuchen wurde das Wearable an fünf Freiwilligen getestet, die das Gerät am Oberarm trugen, während sie trainierten, eine Mahlzeit zu sich nahmen und ein Glas Wein tranken.
Die Mikronadeln des Geräts dringen kaum in die Dermis ein – die innere Schicht der beiden Haupthautschichten
Das Gerät kann auf einem handelsüblichen kabellosen Ladepad aufgeladen werden, wie es für Apples iPhones verwendet wird
Es wurde verwendet, um den Glukosespiegel von Freiwilligen gleichzeitig mit entweder ihrem Alkohol- oder Laktatspiegel kontinuierlich zu überwachen.
Die vom Gerät durchgeführten Glukose-, Alkohol- und Laktatmessungen stimmten eng mit den Messungen überein, die mit einem handelsüblichen Blutzuckermessgerät und einem Alkoholtester sowie mit den im Labor durchgeführten Blutlaktatmessungen durchgeführt wurden.
Nach Angaben des Teams ist jedes Mikronadelpflaster verfügbar, sodass Kunden möglicherweise in großen Mengen einkaufen und sich bei Bedarf eindecken können, wenn das Gerät kommerzialisiert wird.
Das Wearable wird mit einem wiederverwendbaren elektronischen Gehäuse verbunden, in dem die Batterie, elektronische Sensoren, der drahtlose Sender und andere elektronische Komponenten untergebracht sind.
Dadurch kann das Gerät auf jedem kabellosen Ladegerät aufgeladen werden, das für Telefone und Smartwatches verwendet wird.
Forscher haben ein Start-up-Unternehmen namens AquilX mitgegründet, um die Technologie für die Kommerzialisierung weiterzuentwickeln.
Die nächsten Schritte umfassen das Testen und Verbessern, wie lange das Mikronadelpflaster halten kann, bevor es ersetzt wird.
Das Unternehmen freut sich auch über die Möglichkeit, dem Gerät weitere Sensoren hinzuzufügen, um den Medikationsspiegel bei Patienten und andere Gesundheitssignale zu überwachen.
.
