PDF Basket
Biosensoren könnten einen Meilenstein in der Medizin darstellen. Sobald sie im Körper implantiert sind, können verschiedene biologische Prozesse aufgezeichnet werden, sodass behandelndes Personal und betroffene Personen auf nützliche Informationen zugreifen können.
Personen mit Diabetes müssen zum Beispiel ihre Blutzuckerwerte kontrollieren. „Biosensoren sind nicht nur praktischer – und weniger schmerzhaft – als der Stich in den Finger, der Glukosewert wird auch in Echtzeit gemessen“, sagt Sabine Seisel, leitende Forscherin an der Ruhr Universität Bochum, die das Projekt gemeinsam mit ihrem Kollegen Wolfgang Schuhmann koordinierte.
Laut Seisel kann der durchschnittliche Glukosespiegel mit diesen Informationen besser kontrolliert werden. Dadurch werden auch langfristige Risiken abgemindert, darunter das Aufkommen möglicherweise ernsthafter medizinischer Komplikationen.
Warum stechen sich Menschen mit Diabetes also immer noch in den Finger? Biosensoren sind nicht gerade perfekt – zumindest noch nicht. „Der Körper erkennt implantierte Biosensoren als fremd und reagiert, indem der Sensor eingekapselt wird, sodass er letztendlich nutzlos ist“, erklärt Seisel.
Dieses Problem bildete den Kern der Arbeit im ImplantSens-Projekt. „Wir wollten langlebige implantierbare Biosensoren zur Überwachung des Blutzuckerwertes entwickeln“, ergänzt Seisel.
Aus- und Einschalten
Die meisten elektrochemischen Biosensoren, zum Beispiel die Sensoren zur Messung des Glukosewerts, bestehen aus einer Elektrode, die mit einem Enzym überzogen ist, das nach dem Einsetzen mit der Glukose im Blut reagiert. Dadurch kommt es zu einer Reaktion der Elektrode, die aufgezeichnet und ausgelesen werden kann.
Doch sobald der Sensor vom Immunsystem eingekapselt wurde, kann die Elektrode nicht mehr mit dem Blutzucker interagieren.
Daher hat der ImplantSens-Sensor einen An- und Ausschalter. „So können wir den Sensor an- und ausschalten und die Blutzuckerwerte in kurzen Intervallen messen“, berichtet Seisel. „Die Intervalle sind lang genug für präzise Messungen und durch die Pausen kann sich das System erholen.“
So zumindest die Kurzfassung: Das System ist etwas komplizierter und eine ausgeklügelte Kombination aus Sensoren, Polymeren und Enzymen – es ist auch noch immer in der Entwicklungsphase.
Ausbildung der Forschenden von morgen
Die Welt braucht nicht nur praktische Biosensoren, sondern auch Forschende, die sie schaffen können.
„Biosensoren haben enormes Potenzial, aber bei unserer Arbeit geht es um einen Teil eines Biosensors für eine bestimmte Art Messung“, so Seisel. „Um das volle Potenzial der Technologie auszuschöpfen, müssen wir die nächste Forschungsgeneration im Bereich Biosensoren ausbilden.“
Daher erhielten 13 junge Forschende die Möglichkeit, praktische Erfahrung und Ausbildung zu Biosensoren und verwandten Bereichen zu sammeln. „Wir wollten der nächsten Generation führender Forschender die besten Möglichkeiten in Bereichen bieten, die aktuell oder in Zukunft von Bedeutung sind“, sagt Seisel.
Zu den behandelten Themen gehörten Elektrochemie, Bioelektrochemie, Biosensorik, Enzymmodifikation, Enzymengineering sowie Integration und Tests von Biosensoren. Schwerpunkt der Ausbildung war die schwierige und spannende Entwicklung von langlebigen stabilen implantierbaren Biosensoren für die Überwachung der Glukosewerte.
Für bessere Karriereaussichten wurden auch persönliche Kompetenzen wie Kommunikation, öffentliches Engagement, kreatives Denken, Selbstentwicklung und Unternehmertum gelehrt.
Die Wissenschaft – und die Forschenden
Der Weltmarkt für Biosensoren wird derzeit auf rund 26 Mrd. EUR geschätzt. Er wird die kommenden Jahre vermutlich rasant wachsen. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, braucht Europa hochqualifizierte Forschende mit umfassender Erfahrung im Bereich Biosensorik.
Das Projekt ImplantSens wurde über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanziert und hat genau das erreicht. Die meisten Kandidatinnen und Kandidaten haben im Bereich Bioelektrochemie promoviert und arbeiten nun als führende Forschende an Universitäten oder in Unternehmen in der Branche.
„Aus ImplantSens ist nicht nur die Wissenschaft hervorgegangen, sondern auch die Forschenden – diese Forschenden werden die Spitzenforschung und -innovation vorantreiben, die notwendig ist, damit Europa weiterhin eine führende wissensbasierte Wirtschaft ist“, schließt Seisel.