Forscher unter der Leitung von Martin Fussenegger an der ETH Zürich haben ein experimentelles elektronisches Implantat entwickelt, das darauf ausgelegt ist, Typ-2-Diabetes zu behandeln, ohne auf Insulin oder traditionelle Medikamente angewiesen zu sein. Die in der Zeitschrift Science veröffentlichte Studie beschreibt ein Gerät, das einen elektrisch betriebenen Katalysator nutzt, um überschüssigen Blutzucker in Gluconat umzuwandeln, eine Substanz, die der Körper über den Urin ausscheidet. Dieser Prozess zielt darauf ab, zu verhindern, dass überschüssige Energie als Fett gespeichert wird, und adressiert ein häufiges Problem, bei dem Patienten trotz Insulintherapie weiterhin an Gewicht zunehmen.
Im Gegensatz zu früheren Versuchen des Teams, die auf genetisch veränderten Netzwerken und lebenden Zellen basierten, verwendet dieser neue Ansatz einen Katalysator, der ausschließlich aus anorganischen Materialien besteht. Der Kern des Implantats besteht aus Graphitfilz, der mit Goldclustern bedeckt und mit Platinpartikeln beschichtet ist, wodurch eine nanoskalige Oberfläche entsteht, die Glukose ohne Enzyme oder biologische Komponenten verarbeiten kann. Dieses Design adressiert Herausforderungen in Bezug auf Immunverträglichkeit, langfristige Stabilität und regulatorische Zulassung, die oft mit biologischen Behandlungen verbunden sind.
Das System arbeitet über einen geschlossenen Regelkreis, der drahtlos mit einer Frequenz von 13,56 MHz betrieben wird. Ein herkömmlicher Glukosesensor überwacht kontinuierlich die Gewebeglukosewerte und kommuniziert via Bluetooth mit einem smartphone oder einer Smartwatch. Wenn der Blutzucker ansteigt, beispielsweise nach einer Mahlzeit, aktiviert das verbundene Gerät das Implantat, um die elektrische Energie bereitzustellen, die der Katalysator zum Funktionieren benötigt. Sobald sich die Glukosewerte im gewünschten Bereich befinden, schaltet sich das System automatisch ab, um gefährlich niedrigen Blutzucker zu verhindern.
Erste Labortests mit einer 5-Liter-Nährstofflösung, die dem Blutvolumen eines erwachsenen Menschen entspricht, bestätigten die Fähigkeit des Katalysators, Glukose in einem relevanten Maßstab umzuwandeln. Nachfolgende Tests an diabetischen Mäusen über einen Zeitraum von sechs Wochen zeigten, dass das Implantat den Blutzuckerspiegel präzise regulieren und gleichzeitig Gewichtsverlust fördern konnte. Das Gerät arbeitete bei niedriger Spannung; es gab keine Anzeichen für Gewebeschäden durch elektrische oder thermische Effekte, und es wurde von den Tieren gut vertragen.
Fussenegger stellt fest, dass diese Technologie einen grundlegenden Wandel im Diabetesmanagement darstellt, indem sie sich von der Beeinflussung der Glukoseverarbeitung des Körpers hin zur direkten Kontrolle der Glukoseverfügbarkeit mittels Elektronik bewegt. Obwohl die Ergebnisse vielversprechend sind, wurde das Gerät noch nicht am Menschen getestet. Das nächste Ziel der Forscher besteht darin, das experimentelle Implantat zu einem medizinischen Gerät weiterzuentwickeln, das für weitere Entwicklungen und zukünftige klinische Studien geeignet ist, wobei möglicherweise bestehende digitale Gesundheitssysteme und drahtlose Energietechnologien genutzt werden.
Quellen: ScienceDaily.