Probleme bei der Diagnose von Infektionskrankheiten lösen
Ein wichtiger Faktor zur Verhinderung der Ausbreitung von Infektionskrankheiten ist die schnelle Diagnose, die bei vielen Erkrankungen nicht möglich ist. Nehmen wir zum Beispiel Tuberkulose. Trotz des technischen Fortschritts erhalten Millionen Patientinnen und Patienten weiterhin eine unvollständige oder verspätete Diagnose. „Das liegt zum Teil daran, dass die Symptome der Tuberkulose unspezifisch sind“, erklärt Hossam Haick, Wissenschaftler und Professor am Technion – Technologisches Institut für Israel. „Aber sie ist auch das Ergebnis bestehender diagnostischer Tests, die langsam sind, eine geringe Sensitivität aufweisen oder zu teuer oder zu komplex sind, um sie in großem Umfang durchzuführen.“ Mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts A-Patch arbeitet Haick an der Entwicklung eines autonomen, tragbaren Pflasters, das in der Lage ist, Infektionskrankheiten wie Tuberkulose in Echtzeit zu erkennen. „Unser ultimatives Ziel ist es, eine kostengünstige Einweg-Elektronikplattform für das Pflaster zu entwickeln und zu demonstrieren, bei der flexible Dünnschicht-Oxidtransistoren zum Einsatz kommen“, sagt Haick, der im CORDIScovery-Podcast zur TB-Prävention zu hören ist.
Betroffene darauf aufmerksam machen, dass etwas nicht in Ordnung ist
Das Herzstück der A-Patch-Lösung ist die gedruckte Sensortechnologie. „In das Pflaster ist eine flexible Sensoranordnung auf Chemiresistorbasis integriert, die Tuberkulose-spezifische flüchtige organische Verbindungen erkennen können“, bemerkt Haick. „Diese flüchtigen organischen Verbindungen werden von oder durch die infizierten Zellen in den Blutkreislauf freigesetzt und können von unseren Sensoren aus der über der Haut eingeschlossenen Luft nachgewiesen werden. Wenn das Pflaster auf die Haut einer erkrankten Person geklebt wird, kann es jede Abweichung vom gesunden Bereich flüchtiger organischer Verbindungen erkennen, was entweder auf eine Infektion oder ein hohes Infektionsrisiko hinweisen könnte. Wird eine solche Abweichung festgestellt, sendet das tragbare A-Patch-Gerät der Patientin oder dem Patienten über eine drahtlose mobile App eine Warnung und empfiehlt Folgeuntersuchungen oder eine Behandlung. Dieselben Daten können auch an das medizinischen Betreuungspersonal übermittelt werden.
Die Wirksamkeit einer Behandlung überwachen können
Zusätzlich zu seinen diagnostischen Fähigkeiten kann das A-Patch auch Menschen zugutekommen, die wegen einer Krankheit behandelt werden. „Da die Pflaster so konzipiert sind, dass sie ständig getragen werden, können sie die Behandlung von Krankheiten überwachen und der betroffenen Person und ihren medizinischen Betreuungspersonen wertvolle Informationen über die Wirksamkeit eines bestimmten Behandlungsplans bereitstellen“, fügt Haick hinzu. Um eine solche lange Nutzung zu unterstützen, haben die Forschenden die Sensoranordnung so konzipiert, dass sie sich bei normalen Verschleißerscheinungen selbst repariert. Das Gerät ist außerdem selbstversorgend, d. h. man muss das Pflaster nicht aufladen. Stattdessen wird Energie automatisch durch die Bewegung der Haut auf dem Pflaster erzeugt. „Wir haben außerdem eine sichere Übertragungskomponente eingebaut, um eine datenschutzkonforme Diagnose und Behandlungsüberwachung durch Ärzteschaft, nationale Gesundheitssysteme und globale Gesundheitsorganisationen zu ermöglichen“, erklärt Haick.
Bekämpfung von Infektionskrankheiten neu definieren
Die Anwendbarkeit und Tragbarkeit des A-Patch wurde im Rahmen einer klinischen Studie an Freiwilligen in Lettland validiert. Obwohl die COVID-19-Pandemie zu einer kleineren Teilnehmergruppe führte als ursprünglich geplant, zeigten die Tests, dass das Pflaster eine Genauigkeit von 80 % aufwies, was der zu Beginn des Projekts festgelegten Schwelle entsprach. „Das bedeutet, dass die in diesem Projekt entwickelte Technologie effektiv zwischen aktiver und nicht aktiver Tuberkulose unterscheiden kann“, so Haick. Laut Haick bedeuten diese Ergebnisse, dass das A-Patch das Potenzial birgt, nicht nur für eine angemessene Diagnose, Behandlung und Nachsorge von Betroffenen zu sorgen, sondern auch ein kontinuierliches Screening von Risikogruppen und eine Echtzeitüberwachung von Epidemien. „Der Zugang zu solchen bevölkerungsweiten und standortbezogenen Daten könnte die epidemiologische Forschung und die Art und Weise, wie wir eine Reihe von Infektionskrankheiten behandeln und kontrollieren, neu definieren“, schließt er.
Schlüsselbegriffe
A-Patch, epidemiologische Studie, Infektionskrankheiten, tragbares Gerät, Tuberkulose, Diagnose, Sensorik, flüchtige organische Verbindungen, Gesundheitswesen, Epidemien
