Die Krankheit im Atem: Laser erlaubt Schnelldiagnose

Blut, Urin und Speichel liefern Ärzten wichtige Hinweise für die Diagnose von Krankheiten. Viel einfacher und schneller könnte es in Zukunft mit der Atemluft gehen.

Boulder (USA) - Forscher am National Institute of Standards and Technology in Boulder nutzen dafür einen kleinen Behälter, in dem mit Lasern einzelne Moleküle im Atem entdeckt und analysiert werden. Wie sie in der Fachzeitschrift "Optics Express" berichten, können so Hinweise auf Diabetes, Asthma und Nierenkrankheiten gewonnen werden.

"Diese Technik zeigt uns viele verschiedene Moleküle im Atem auf einmal", sagt Jun Ye, leitender Entwickler dieser Diagnose-Methode. Neben Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff enthält die Atemluft von Patienten mehr als 1000 weitere Moleküle, die auf bestehende Krankheiten hinweisen. Azeton beispielsweise deutet auf eine Zuckerkrankheit hin, Ammoniak auf ein Nierenproblem und Methylamin auf eine Fehlfunktion der Leber. Wie bei vielen weiteren Biomarkern ist die Konzentration dieser Substanzen in der Atemluft allerdings so gering, dass sie bisher nicht zuverlässig entdeckt werden konnten.

Mit der Methode der optischen Frequenzkamm-Spektroskopie können nun selbst geringste Mengen der Diagnose-Moleküle aufgespürt werden. In einem Versuchslauf atmeten Studenten in eine kleine Kammer. Durch diese wird Laserlicht aus dem sichtbaren und infraroten Spektralbereich geschickt. Zwischen zwei Spiegeln wird es viele Male hin und her reflektiert und trifft dabei regelmäßig auf die enthaltenen Substanzen. Die einzelnen Moleküle können nun einen winzigen Anteil dieses Laserlichts absorbieren. Das komplette Spektrum des ursprünglichen Laserstrahls wird dann exakt mit dem Licht, das aus der Atemkammer austritt, verglichen. Über die fehlenden, quasi verschluckten Lichtanteile können die Forscher auf die in der Atemluft enthaltenen Moleküle und damit auf ein Krankheitsbild zurückschließen.

Reif für den Einsatz in der Arztpraxis ist diese Methode bisher noch nicht. Doch die Testmessungen zeigten zuverlässig Anteile an Ammoniak, Methan oder Kohlenmonoxid. Nun soll die Empfindlichkeit der Atemluft-Analyse auch für viele weitere Moleküle überprüft werden. Verlaufen die Versuche weiter erfolgreich, könnte in wenigen Jahren eine günstige Schnelldiagnose per Atemluft die bisher üblichen Laboranalysen sinnvoll ergänzen.