Compamed Frühjahrsforum

Diagnosen ganz ohne Blut: Mikrofluidik macht es möglich

| Autor / Redakteur: Klaus Jopp / Kathrin Schäfer

Mikrofluidik lässt Flüssiges durch feinste Kanäle zirkulieren – und ist ein Wachstumsmarkt mit dem Potenzial, die Labordiagnostik zu revolutionieren.
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Mikrofluidik lässt Flüssiges durch feinste Kanäle zirkulieren – und ist ein Wachstumsmarkt mit dem Potenzial, die Labordiagnostik zu revolutionieren. (Bild: Messe Düsseldorf/ctillmann)

Mit automatisierten Point-of-care-Produkten lassen sich Diagnosen und Therapien auch außerhalb von Labors, Arztpraxen und Kliniken stellen. Den aktuellen Stand von Technik und Wissenschaft hat das Compamed Frühjahrsforum 2017 gezeigt.

Die Medizintechnik entwickelt sich zunehmend in Richtung einer dezentralen Betreuung von Patienten. Daher müssen auch alle diagnostischen und therapeutischen Maßnahmen und Geräte am „Point of Care (PoC)“ arbeiten. Dies bietet große Vorteile gegenüber der bisherigen Praxis, die Patienten zu einem Arzt zu bestellen und die Tests in einem Labor durchzuführen. So lassen sich stationäre Aufenthalte vermeiden, schnellere Ergebnisse zur spezifischen Diagnose und personalisierten Behandlung erzielen sowie Kosten im Gesundheitssystem senken.

Geräte zur Diagnostik und Therapie müssen automatisiert und zuverlässig arbeiten

Um diese Pluspunkte nutzen zu können, müssen Geräte zur Diagnostik und Therapie automatisiert und zuverlässig arbeiten. Proben sollten in genau definierten Mengen zur Analyse geführt, aufbereitet und getestet werden. Medikamente müssen auf das Krankheitsbild des individuellen Patienten abgestimmt und dosiert werden. In allen diesen Bereichen spielen mikrofluidische Systeme eine große Rolle.

Das 11. Compamed Frühjahrsforum hat gezeigt, wie diese Bauteile und Systeme hergestellt und welche Materialien dazu benutzt werden, aber auch wie Bio-MEMS-Produkte in der Diagnostik oder der Dosierung von Medikamenten eingesetzt werden. Organisiert wird das Forum vom Ivam Fachverband für Mikrotechnik Ivam in Kooperation mit der Messe Düsseldorf.

Speichel, Urin oder Schweiß könnten die invasive Blutprobe ersetzen

Heute basieren die meisten Gesundheitsuntersuchungen auf der Analyse von Blut, das mit invasiver Technik gewonnen wird. Im Laufe des letzten Jahrzehnts gab es einen Schritt zur Verwendung „frei zugänglicher“ Körperflüssigkeiten wie Speichel, Urin und Schweiß. Die Technologien, die zur Erhebung, Vorbereitung und Analyse dieser Proben verwendet werden, sind aber nicht genau, robust oder einfach in der Bedienung. Darüber hinaus sind die Ergebnisse, die aus diesen Flüssigkeiten gewonnen werden, nicht besonders belastbar.

Sensoren für die Point-of-Care-Diagnostik und zum Therapie-Monitoring

Im Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique SA (CSEM) wird vor diesem Hintergrund an der Entwicklung von Sensoren für eine nicht-invasive Überwachung von Patienten geforscht, die auch in der Point-of-Care-Diagnostik und in Geräten zum Therapie-Monitoring verwendet werden können. „Ein großer Teil unserer Arbeit konzentriert sich verschiedene Fähigkeiten des neuen Gerätes: So soll es auch untrainiertes Personal benutzen können, es soll zudem in klinisch anspruchsvollen Situationen auch bei Einzelpersonen einsetzbar sein, von denen Blutproben schwer zu erhalten wären, und es müsste auch in abgelegenen Gebieten einsetzbar sein“, erklärt Samantha Paoletti vom CSEM.

CSEM entwickelt verschiedene Technologien, die auf einem modularen Ansatz für die Diagnostik beruhen. Er umfasst die Probenvorbereitung, also das Sammeln und die Verarbeitung von Körperflüssigkeiten mit verschiedenen Mikrofluidik-Designs, und den Nachweis von speziellen Zielmolekülen wie Elektrolyte, Proteine, Peptide, Immunglobuline oder kleine organische Komponenten (Zucker, Aminosäuren etc.). Dazu können optische, fluoreszierende oder elektrochemische Sensoren eingesetzt werden, die das CSEM entwickelt, produziert, funktionalisiert und in verschiedene kostengünstige Lösungen integriert. Zudem arbeitet das Centre an den Nachweiseinheiten, an der zugehörigen Elektronik, der Stromversorgung und der Datenübermittlung. „Unser aktuelles Portfolio besteht aus mehreren Sensoren, die zum Beispiel Kalium- und Natriumionen, Glukose, Laktat, pH und Impedanz-Wert detektieren“, so Paoletti. CSEM hat bewiesen, dass die Sensoren in Kleidung (Wearables mit Schweißanalyse) integriert oder zur Speichel- und Urinuntersuchung eingesetzt werden können.

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