Blutzucker messen per Laser

Kontaktfreie optische Analyse soll ein Stechen mit der Nadel überflüssig machen.

Toronto (Kanada) - Statt schmerzhafter Piekser soll künftig ein kurzes Anleuchten der Haut den Blutzuckerwert messen helfen. Zwei Laserstrahlen liefern dabei die nötige Information. Mit dieser Dopplung umgehen Physiker die Fehler früherer Experimente zum optischem Blutzuckermessen. Die berührungs- und schmerzfreie Technik könnte eines Tages in Kliniken oder miniaturisiert beim Diabetespatienten zu Hause zum Einsatz kommen. Dies dürfte noch einige Jahre dauern, doch Labortests lieferten bisher viel versprechende Ergebnisse, schreiben die Entwckler im Fachblatt "Physical Review E".

"Eine nichtinvasive Methode zum Blutzuckermessen war lange der Heilige Gral der Forschergemeinde", sagt Andreas Mandelis, Experimentalphysiker an der University of Toronto in Kanada. Rund zwei Jahrzehnte lang versuchten Forscherteams, dieses Ziel mit Laserstrahlen im nahen Infrarotbereich zu erreichen. Solche Wellenlängen zwischen 0,78 und 3 Mikrometern werden auch bei Nachtsichtgeräten und in der Glasfaserkommunikation genutzt. Das Licht dringt problemlos und ohne Schädigung durch die Haut und bringt die chemischen Bindungen der Blutzuckermoleküle zum Schwingen. Diese nehmen dabei Energie auf, was sich messen lässt und so die Konzentration des Blutzuckers im Blut verrät. Allerdings absorbieren auch andere Blutbestandteile das nahe Infrarot, so dass die Information verwischt und überlagert werden kann. Im mittleren Infrarot hingegen - etwas längeren Wellenlängen zwischen 3 und 8 Mikrometern, die etwa bei Wärmebildern genutzt werden - wird die Energie nur von dem Zucker und von Wassermolekülen absorbiert. Allerdings macht Wasser den Großteil des Blutes aus, so dass zwischen Wasser und Zucker unterschieden werden muss.

Mandelis' Team kombinierte nun zwei Laserstrahlen, um die Werte des Wassers - wie ein Hintergrundrauschen - herauszurechnen: Die beiden Laser im mittleren Infrarot arbeiten mit nur leicht unterschiedlichen Wellenlängen. Die eine wird sowohl vom Zucker als auch vom Wasser absorbiert, die andere nur vom Wasser. Wenn also beide die Probeflüssigkeit optimal aufeinander abgestimmt erreichen, so heben sich die Wasserwerte gegenseitig auf und nur der Zuckerwert ist vom Messgerät abzulesen. In Tests an Zuckerwasser und menschlichem Blutserum erwies sich die Methode bereits als erfolgreich - selbst kleine Zuckermengen in der Lösung konnten identifiziert werden. Allerdings stehen noch zahlreiche Verbesserungen und Tests am Menschen an, bevor die schmerzfreie Methode kommerzialisiert werden kann, sagt Mandelis. Die Feinabstimmung der Laser ist eine der Herausforderungen. Derzeit organisiert der Forscher in Toronto erste Tests am lebenden Objekt.