Ein Hautpflaster, das den Blutzuckerspiegel überwachen und Diabetikern Medikamente verabreichen kann

Um schmerzhafte und häufige Einstiche in den Finger und die Injektion von Medikamenten zu vermeiden, haben Forscher ein elektronisches Hautpflaster entwickelt, das überschüssigen Blutzucker erkennen und entsprechende Medikamente verabreichen kann. Das Hautpflaster erkennt einen erhöhten Glukosespiegel im Schweiß und verabreicht dann automatisch Medikamente, indem es Mikronadeln erhitzt, die in die Haut eindringen.

Der Patch wurde ausführlich in einem Artikel in Nature Nanotechnology. Es besteht aus Graphen, das mit Goldpartikeln besetzt ist. Er kann nicht nur den Glukosespiegel, sondern auch Feuchtigkeit, PH-Wert und Temperatur messen. Die Fähigkeit, den PH-Wert und die Temperatur zu messen, ist nützlich, da sie die Genauigkeit der Verabreichung von Medikamenten zum richtigen Zeitpunkt erhöht. Die Messung der Luftfeuchtigkeit ist notwendig, damit eine Person, die stark schwitzt, die Messung nicht beeinträchtigt.

Wenn das Pflaster einen hohen Blutzuckerspiegel feststellt, lösen Heizelemente Mikronadeln aus, die eine Beschichtung auflösen, die Metformin (Arzneimittel) direkt unter der Hautoberfläche freisetzt. Das Gerät ist das erste geschlossene epidermale System, das Diabetiker überwachen und ihnen Medikamente direkt verabreichen kann. Es kann auch Daten über die Medikamentenabgabe speichern und an ein tragbares Gerät übertragen, das diese drahtlos an ein Smartphone weiterleiten kann.

Die aktuelle Version des Pflasters wurde an Mäusen erprobt. Innerhalb von sechs Stunden senkte das verabreichte Medikament den Blutzuckerspiegel von 400 Milligramm pro Deziliter auf 120 Milligramm pro Deziliter. Laut der U.S. National Library of Medicine liegt ein normaler Blutzuckerspiegel für Menschen ohne Diabetes bei weniger als 125 Milligramm pro Deziliter. Das Pflaster wurde auch an zwei Männern ohne Diabetes erprobt, und es zeigte sich, dass die Veränderung des Blutzuckerspiegels nach dem Verzehr einer Mahlzeit genau erkannt wurde.

Forscher von MC10, einem Unternehmen für flexible Elektronik in Massachusetts, und Dae-Hyeong Kim, Assistenzprofessor an der Seoul National University, entwickelten den Prototyp. Die Gruppe hatte zuvor einen Prototyp für einen Patch erstellt soll Parkinson-Patienten helfen, bei denen ein Tremor diagnostiziert wurde. Das Pflaster ist noch nicht in die Entwicklungsphase eingetreten, aber die Wissenschaftler hoffen, es nach weiteren Versuchen in Betrieb nehmen zu können.

Derzeit gibt es verschiedene Geräte zur Überwachung des Blutzuckerspiegels und eine Vielzahl von Hautpflastern, die Metformin oder Insulin abgeben können. Die einzige Technologie dieser Art, die jemals von der US-amerikanischen Gesundheitsbehörde FDA (Food and Drug Administration) zugelassen wurde, war ein Gerät mit der Bezeichnung GlucoWatch-Biograf. Bei diesem Verfahren wird mit Hilfe von elektrischem Strom Flüssigkeit unter der Haut abgesaugt. Es wurde 2001 zugelassen, aber 2007 wieder vom Markt genommen, nachdem Patienten über Unwohlsein und Schmerzen geklagt hatten.

Andere Forscher verwenden andere Ansätze, um Diabetiker zu behandeln. Ein von der University of North Carolina entwickelter Prototyp besteht beispielsweise aus einem fingernagelgroßer Fleck  mit mehr als 100 Mikro-Nadeln. Sie enthält winzige Beutel, die mit Insulin und einem Enzym gefüllt sind. Die Glukose im Blut dringt in den Beutel ein, und das Enzym wandelt sie in eine Säure um, die den Beutel öffnet und Insulin freisetzt, wenn die Nadeln in die Haut stechen.

Bildnachweis: MIT Technology Review