„Lab-on-a-Chip“ könnte die Exposition gegenüber gefährlichen Molekülen überwachen
Ingenieure haben eine Biosensor-Technologie entwickelt, mit der sich mithilfe eines tragbaren Geräts die eigene Gesundheit sowie die Exposition gegenüber gefährlichen Molekülen überwachen lässt.
Stellen Sie sich vor, Sie bestellen in einem Restaurant einen Salat und überprüfen anschließend mit Ihrem Smartphone oder Ihrer Smartwatch die Zutaten auf schädliche Bakterien oder Allergene.
Diese Vorstellung könnte bald Realität werden. Ingenieure der Rutgers University haben eine Biosensor-Technologie entwickelt – auch „Lab-on-a-Chip“ genannt –, mit der sich Ihre Gesundheit und die Belastung durch gefährliche Moleküle über ein tragbares oder am Körper getragenes Gerät überwachen lassen.
Stellen Sie sich eine Uhr vor, die kontinuierlich Blut- oder Speichelproben auf verschiedene Arten von Molekülen untersucht und so ständig den Gesundheitszustand einer Person überwacht.
„Das Ziel besteht darin, mehrere Arten von Biomolekülen gleichzeitig nachweisen zu können“, erklärte Mehdi Javanmard gegenüber der Olive Oil Times. Javanmard ist Assistenzprofessor am Fachbereich für Elektrotechnik und Informationstechnik der Rutgers University in New Brunswick und war der leitende Forscher des Projekts.
„Es gibt verschiedene Arten von Organismen, Bakterien oder Viren, die Lebensmittel kontaminieren könnten“, sagte er. „Man möchte diese alle auf einmal nachweisen können. Genau das leistet diese Technologie im Grunde genommen. Sie ermöglicht es, eine kleine Probe zu entnehmen und gleichzeitig Tests durchzuführen.“
Da dies mithilfe eines Chips erreicht wird, lässt sich das System in ein kompaktes Gerät integrieren.
„Man muss das nicht in einem großen Labor machen“, sagte Javanmard. „Jetzt kann man das mit einem Gerät erledigen, das man am Körper tragen oder mit sich herumtragen und an ein Smartphone anschließen kann.“
Eine Studie zu dieser Technologie wurde kürzlich in einer von der Royal Society of Chemistry herausgegebenen Fachzeitschrift veröffentlicht.
Dabei werden Mikropartikel mit einem elektronischen Barcode versehen, damit sie voneinander unterschieden werden können. Dies ermöglicht die Identifizierung bestimmter Moleküle.
Im Zusammenhang mit Lebensmittelallergenen beispielsweise „gibt es nicht nur eine Art von Allergen, da jedes mit einem anderen Protein oder Toxin verbunden ist“, so Javanmard. „Dank dieser Barcode-Technik kann der Nutzer auf mehrere Proteine testen.“
Die praktischen Anwendungsmöglichkeiten der Technologie reichen weit über die Überwachung von Lebensmitteln hinaus.
„Auch die Umweltüberwachung ist wichtig“, sagte Javanmard. „Stellen Sie sich vor, Sie suchen in verschiedenen Umgebungen nach Virusmolekülen, Toxinen oder Bakterien. Ihre Kinder spielen im Winter auf dem Spielplatz, und um sie herum sind viele kranke Kinder. Sie möchten sicherstellen, dass die Rutschen und die verschiedenen Spielgeräte dort nicht kontaminiert sind.
„Außerdem gibt es die Gesundheitsüberwachung. Stellen Sie sich eine Uhr vor, die kontinuierlich Blut- oder Speichelproben auf verschiedene Molekültypen untersucht und so den Gesundheitszustand einer Person ständig überwacht.“
Letzteres könnte bei der Beurteilung des Zustands eines Patienten besonders entscheidend sein.
„Um ein Rezept auszustellen, das mit hoher Wahrscheinlichkeit zutreffend ist, sind umfassende Informationen über den Patienten auf molekularer Ebene erforderlich“, sagte Javanmard. „Wenn man über Werkzeuge verfügt, die eine kontinuierliche Überwachung nicht nur eines einzigen Biomoleküls, sondern von 20 verschiedenen Schlüsselmolekülen gleichzeitig ermöglichen, kann man so ein Verständnis dafür gewinnen, was physiologisch im Körper vor sich geht – und zwar auf einem viel höheren Niveau als mit den Möglichkeiten, die wir derzeit haben.“