In Deutschland gibt es rund 6-8 Millionen Patienten mit Diabetes, die täglich mehrere Blutzucker- (Glukose-) Messungen durchführen. Weiterhin werden täglich hunderttausende Blutproben in Krankenhäusern und Arztpraxen genommen, so dass ein großer Bedarf an einer fortschrittlichen Analytik besteht. Das Ziel ist eine IR-basierte point-of-care Analytik von Körperflüssigkeiten wie Blut oder Urin, die rund 1-2 Minuten dauert und Probenmengen im µl-Bereich sowie keine Reagenzien und Kalibrierlösungen erfordern. Aktuell können 8-12 Blutparameter (Glukose, Harnstoff, Cholesterin, Triglyeride, Gesamtprotein, Albumin, Hämoglobin, Immunglobulin G…) mittels IR-Spektroskopie in abgeschwächter Totalreflexion (ATR) quantifiziert werden.1 Voraussetzung für die Erstellung von Quantifizierungsverfahren sind neben dem IR-System und dem ATR-Probeninterface ein umfangreicher Satz an Kalibrierproben, ein Kliniklabor als Goldstandard und eine multivariate Spektralanalyse.
Ein in vivo Ansatz basiert auf einem internen Reflexionselement, das die Glukosekonzentration in der interstitiellen Flüssigkeit bei Hautkontakt mit dem Finger oder dem Handgelenk misst. Der photothermische Effekt nach MIR-QCL-Anregung besitzt eine ausreichende Eindringtiefe und wird mit einem Laser im sichtbaren Spektralbereich registriert. Eine Glukoseteststudie wurde an 100 Freiwilligen mit einem Gerät der ersten Generation der Firma DiaMonTech durchgeführt. Die Genauigkeit entsprach kommerziellen Geräten zur kontinuierlich Glukosemessung. Weitere Varianten sollen in den kommenden Jahren im Handheld-Format und als Armband auf dem Markt gebracht werden (siehe Abbildung 1). Ein weiterer IR-basierter Bluttest wurde für die Früherkennung der Alzheimer Krankheit entwickelt. Grundlage der Technik ist ein immuno-Totalreflexionssensor, der die für Alzheimer charakteristische Fehlfaltung des Amyloid-Beta-Proteins erkennt.2,3 Dieser Test soll zeitnah als Serienprodukt erhältlich sein. Aufgrund der Fähigkeit von IR-Spektroskopie, Bakterien durch Messung eines spektralen Fingerabdruck zu klassifizieren, bietet die Methode auch enormes Potenzial in der Infektionsdiagnostik, wie das Horizon2020 Projekt BREAK BIOFILMS derzeit erforscht4.
(1) Henn, R.; Kirchler, C. G.; Schirmeister, Z. L.; Roth, A.; Mäntele, W.; Huck, C. W. Journal of Biophotonics 2018, 11, e201700365.
(2) Stockmann, J.; Verberk, I.M.W.; Timmesfeld, N. et al. Amyloid-β misfolding as a plasma biomarker indicates risk for future clinical Alzheimer’s disease in individuals with subjective cognitive decline. Alz Res Therapy 12, 169 (2020).
(3) Möllers, T.; Stocker, H.; Perna, L.; Nabers, A.; Rujescu, D.; Hartmann, A. M.; Holleczek, B.; Schöttker, B.; Gerwert, K.; Brenner, H. Alzheimer’s & Dementia: Diagnosis, Assessment & Disease Monitoring 2021, 13, e12151.
(4) Chirman, D.; Pleshko, N. Applied Spectroscopy Reviews 2021, 1-29.
(c) Leibniz Institute of Photonic Technology, 2021
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