#Connecting4Good: Technik für den medizinischen Fortschritt – Neuer Biosensor soll Sepsis erkennen

#Connecting4Good: Technik für den medizinischen Fortschritt – Neuer Biosensor soll Sepsis erkennen

Eine Blutvergiftung – auch Sepsis genannt – gehört zu den heimtückischsten Erkrankungen weltweit. Trotz des medizinischen Fortschritts gab es bislang kein Diagnoseverfahren, mit der die gefährliche Entzündungsreaktion im Körper schnell erkannt werden konnte. Heute liest Du in #Connecting4Good, wie ein neuer Biosensor das nun ändern könnte. Denn: US-Wissenschaftler haben ein System entwickelt, das innerhalb von Minuten und mit nur wenigen Tropfen Blut eine Sepsis erkennen soll.

Alleine in Deutschland erkranken laut einer Veröffentlichung der Sepsis-Hilfe pro Jahr rund 150.000 Menschen an einer Sepsis – den meisten besser bekannt als eine Blutvergiftung. Dabei handelt es sich um eine außer Kontrolle geratene Entzündungsreaktion im Körper infolge einer Infektion. In vielen Fällen kann das Schlimmste verhindert werden, wenn eine Blutvergiftung frühzeitig erkannt wird. Genau das soll nun ein neuer Biosensor ermöglichen.

 Protein-Biomarker als Frühwarnzeichen einer Sepsis

Trotz heftiger Symptome wie Atemnot, Fieber und einer hohen Herzfrequenz wird eine Sepsis oft erst spät oder gar nicht erkannt, weil die bisherigen Diagnoseverfahren unspezifisch sind. Noch dazu kann es bei mikrobiologischen Labortests einige Tage dauern, bis ein Ergebnis vorliegt – bei einer akuten und lebensbedrohlichen Erkrankung wie der Sepsis kostet das viel zu viel Zeit.

In den vergangenen Jahren fanden Forscher jedoch Protein-Biomarker im menschlichen Blut, die Frühindikatoren einer Sepsis sind. Die Herausforderung bestand nun darin, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem diese Proteine auch in geringer Konzentration schnell nachgewiesen werden können. Das ist Forschern vom Massachusetts General Hospital in Boston jetzt offenbar gelungen. Ihr Nachweissystem soll die Sepsis-Diagnose erheblich beschleunigen und damit auch den oft unnötigen Einsatz von Antibiotika reduzieren.

Biosensor misst die Beweglichkeit von Immunzellen

Deutlich effizienter als bisherige Labortests, für die große, teure Geräte erforderlich sind, ist das neue System dank eines kleinen Biosensors, den Wissenschaftler vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelt haben. Dieser komprimiert die komplexen Nachweissysteme der Biomarker in einem automatisierten Mikrofluidik-Gerät, das auf kleinstem Raum das Verhalten von Flüssigkeiten analysiert – in diesem Fall die Bewegung spezieller Immunzellen im Blut, den sogenannten neutrophilen Granulozyten (Neutrophile). Denn eine Störung der Neutrophilen-Funktion ist ein Kennzeichen der Sepsis. Die weißen Blutkörperchen (Leukozyten) verlieren dabei ihre Fähigkeit, auf die Ausschüttung oder Bildung von Botenstoffen zu reagieren und somit Zellen des Immunsystems an den Ort einer entzündlichen Reaktion zu locken.

Sepsis-Schnelltest mit einem Blutstropfen

Der neue Biosensor der MIT-Wissenschaftler enthält ein Netz aus mikroskopisch kleinen Kanälen, in das ein verdünnter Blutstropfen gefüllt wird. Knapp fünf Mikroliter Blut sollen für den Sepsis-Test ausreichen, was problemlos mit einem Fingerstich entnommen werden kann. Der Biosensor misst dann die spontane Beweglichkeit (Motilität) der Neutrophilen, wobei Algorithmen die Blutprobe auf eine charakteristische Signatur analysieren. In etwa 25 Minuten soll das System auf diese Weise erhöhte Werte eines Sepsis-Biomarkers feststellen können.

Medizinischen Fortschritt durch Algorithmen und eine Datenbank

Wie zuverlässig das Gerät funktioniert, testeten die Wissenschaftler an 42 Patienten, bei denen das System Patienten mit und ohne Sepsis unterscheiden sollte. Das klappte zwar bereits sehr gut, doch bevor Mediziner den Sensor in der anwenden können, muss eine größere Studie die Ergebnisse bestätigen.

In Zukunft könnte der Neutrophilen-Test dann bei der frühzeitigen Diagnose und Überwachung einer Sepsis bei Risikopatienten hilfreich sein. Außerdem möchten die Forscher eine Plattform mit Sepsis-Biomarkern erstellen. So könnten sie ihr Analysesystem auch so weiterentwickeln, dass es Biomarker unterschiedlicher Krankheiten messen kann. Wie das Verfahren genau funktioniert, haben die Forscher im Fachjournal Nature Biomedical Engineering veröffentlicht.

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