Injizierbarer Sensor-Chip kann Alkoholspiegel überwachen

| Redakteur: Sebastian Gerstl

Injizierbarer Sensor: Der an der University of California in San Diego Chip misst den Alkoholgehalt im Blut und kann schnell direkt unter der Haut injiziert werden.
Injizierbarer Sensor: Der an der University of California in San Diego Chip misst den Alkoholgehalt im Blut und kann schnell direkt unter der Haut injiziert werden. (Bild: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering)

Ingenieure haben einen Miniatur-Biosensor entwickelt, der für eine kontinuierliche Alkoholüberwachung eingesetzt werden kann. Der Chip ist winzig, kann direkt unter der Haut implantiert werden und wird drahtlos per Patch oder Smartwatch mit Energie versorgt.

Die Kontrolle des Alkoholspiegels in Ihrem Körper erfordert in der Regel einen Alkoholtester oder einen Bluttest. Der Alkoholtester ist schnell und einfach, aber er kann ungenau sein. Blutproben sind genau, aber Sie benötigen einen medizinischen Fachmann, der das Blut abnimmt und anschließend den Test durchführt. Das ist besonders dann schwierig, wenn beispielsweise im Rahmen eines Alkoholentzugs überwacht werden soll, ob der Patient sich auch wirklich an die Therapie hält.

Die Ingenieure von UC San Diego arbeiten an einer Alternative in Form eines winzigen injizierbaren Chips - das Volumen des Bausteins umfasst gerade mal einen Kubikmillimeter. Einmal im Körper installiert, soll er den Alkoholgehalt überprüfen. Anschließend gibt er seine Daten an ein externes Gerät weiter.

Der Sensor-Chip kann mit einer Nadel subkutan unter die Haut gespritzt werden. Dort interagiert er mit der Flüssigkeit, welche die körpereigenen Zellen umgibt, um Alkohol in Ihrem System zu erkennen. Im Chip selbst sind drei Sensoren eingebettet. Die eine ist mit Alkoholoxidase beschichtet, die mit Alkohol zu Aldehyd und Wasserstoffperoxid interagiert. Der Sensor kann die Nebenprodukte messen, um festzustellen, wie viel Alkohol in der Blutbahn ist. Die beiden zusätzlichen Sensoren messen den pH-Wert, um die Messwerte des Alkoholsensors zu kalibrieren und seine Genauigkeit zu gewährleisten.

Die geringen Abmessungen des Chips lassen keine eigene Batterie zu. Statt dessen kümmert sich sie Datenübertragung auch um die Stromversorgung. Zwar ist die Reichweite zur Übermittlung von Signalen quasi auf den unmittelbaren Hautbereich, unter dem der Chip ruht, begrenzt . Mit Hilfe einer Smartwatch oder einem mit Funkmodul ausgestattetem Pflaster könne der Sensor aber nicht nur ausgelesen werden, sondern auch die für die Datenerfassung und -übermittlung notwendige Energie erhalten.

Das Prinzip funktioniert wie folgt: Die Uhr pingt den Chip mit Hochfrequenzsignalen an. Diese werden zusammen mit einigen Modifikationen, in denen die zu übertragenden Daten eingebettet sind, wieder zurück reflektiert. Nach Angabe der Forscher dauert nur drei Sekunden, bis der Chip eine Lesung abgeschlossen und seine Daten gesendet hat. Das limitiert den Energiebedarf des Geräts auf ein nötiges Minimum: Die Wissenschaftler geben an, dass der Chip gerade einmal 970 Nanowatt für Datenerfassung und -übermittlung benötigt.

Bisher wurde der Chip im Labor mit einer simulierten Flüssigkeitsumgebung unter der Schweinehaut getestet. Als nächsten Schritt möchten die Forscher testen, wie der Chip in einem lebenden Wesen funktioniert. In Zukunft will das Team auf dieser Basis Sensoren entwickeln, die andere Verbindungen nachweisen können. Eines Tages können Ihnen verschiedene Mikrosensoren injiziert werden, die Informationen an ein tragbares Gerät zur kontinuierlichen Gesundheitsverfolgung weiterleiten.

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