Von innovativ bis revolutionär – Woran arbeiten Forschung & Industrie?

Die Diabetes-Technologie schreitet voran. Innerhalb von sieben Jahren hat die kontinuierliche Glukosemessung (CGM) die manuelle Blutzuckermessung (BGM) mehr als überholt. In den Startlöchern stehen neue Methoden, wie das Touch Glucose Monitoring (TGM).

Die non-invasive Glukosemessung gehört zu jenen Zielen in der Diabetes-Technologie, zu denen in den vergangenen Jahrzehnten kontinuierlich geforscht wurde. Immer wieder erreichten vielversprechende Meldungen die Öffentlichkeit, in denen unterschiedliche Technologien vorgestellt wurden. Eingang in die allgemeine klinische Anwendung aber fand bislang keine davon.
„Es gab und gibt immer wieder viel Lärm um wenig beziehungsweise noch nicht greifbare Ergebnisse“, sagt Anders Weber. Er ist Geschäftsführer von RSP Systems, einem dänischen Start-up, das schon bald in der Lage sein werde, ein sogenanntes „Wearable“ auf den Markt zu bringen. Ein Armband, welches am Handgelenk – non-invasiv – Glukosewerte im Blut messen könne.

Minilaser-basierte Technologie

Möglich wird dies durch die Raman-Spektroskopie. Raman ist der Name eines indischen Physikers, der eine bestimmte Form der Streuung von Licht entdeckte und daraus die Raman-Spektroskopie ableitete. Sie ist eine wichtige Untersuchungsmethode zur Charakterisierung von Materialeigenschaften, so beispielsweise auch von Molekülen. Die Spektroskopie ist eine Methode, bei der Strahlung nach einer bestimmten Eigenschaft wie zum Beispiel Wellenlänge, Energie, Masse zerlegt wird. Im Fall der hier genannten Raman-Spektroskopie geht es um die Analyse von Licht. Konkret wird die Streuung von Licht an Molekülen oder Festkörpern untersucht (sogenannte Raman-Streuung).

Um Glukose in der sogenannten Zwischenzellflüssigkeit der Haut zu messen, wird ein Lichtstrahl auf diese gerichtet. Die winzigen Moleküle – auch die Glukose-Moleküle – streuen das Licht zurück. Anhand der Frequenz des zurückkehrenden Lichts lässt sich mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) unter anderem der Glukosewert bestimmen. Bereits jetzt verfügt RSP Systems über ein klinisch erprobtes, tragbares, optisches, sensorgestütztes Gerät, den Glucobeam, der – 18 abgeschlossenen Studien zufolge – genaue Blutzuckerwerte liefert. Allerdings, räumt Anders Weber ein, hätte es derzeit noch die Größe eines Taschenbuchs. Zusammen mit dem deutschen Unternehmen TRUMPF Photonic Components soll nun ein am Handgelenk tragbares Gerät – ähnlich einer Smartwatch – realisiert werden, von dem sowohl Menschen mit einem insulinpflichtigen Diabetes als auch jene mit einem Diabetesrisiko profitieren können.

Studienbasierte Anwendung

RSP hat bereits mehrere Studien durchgeführt und publiziert. In der Zusammenfassung der jüngsten Studie heißt es unter anderem: „Mangelnde Kalibrierungsstabilität bei non-invasiven Technologien hat das Feld auf den kurzfristigen Nachweis des Prinzips beschränkt.

Um dieser Herausforderung zu begegnen, demonstrieren wir den ersten praktischen Einsatz eines tragbaren non-invasiven Glukoseüberwachungsgeräts auf Raman-Basis, das nach der Kalibrierung mindestens 15 Tage lang verwendet werden kann. In einer klinischen Heimstudie mit 160 Menschen mit Diabetes, der größten ihrer Art, die wir kennen, haben wir festgestellt, dass die Messgenauigkeit unabhängig von Alter, Geschlecht und Hautfarbe ist. (…) Durch die Überwindung des Problems der Kalibrierungsstabilität beseitigen wir die anhaltende Unsicherheit über den praktischen Einsatz der non-invasiven Glukosemessung und kündigen eine neue, non-invasive Ära der Diabetesüberwachung an.“ Mehr zur Studie findet man hier.

„Statt sich mit einer Nadel in den Finger zu stechen oder einen Sensor in der Haut zu
tragen, werden Menschen mit Diabetes in Zukunft einfach ein Gerät am Handgelenk
haben, das die Glukose in der Zwischenzellflüssigkeit mit einem Mini-Laser misst“,
so das Versprechen von RSP Systems und TRUMPF Photonic Components.

Wir hatte Gelegenheit, mit Anders Weber zu sprechen, und erfuhr, dass man nicht mehr weit entfernt davon ist, ein tragbares Armband in Händen zu halten. Was die Marktzulassung betreffe, so habe man als kleines Unternehmen jedoch noch die ein oder andere Hürde zu überwinden. „Wir brauchen dafür einen starken und bereits im Diabetesmarkt etablierten Medizingeräte-Hersteller.“

Ein CGM ist ein invasives Messsystem

„Man sieht derzeit einen deutlichen Wandel vom BGM, also dem manuellen Blutzucker- Messgerät zur kontinuierlichen Messmethode mit CGM-Systemen“, sagt Weber. „Wir möchten einen weiteren Wandel vom CGM zum TGM – also dem zukünftigen Touch Glucose Monitoring – ins Rollen bringen. Mit einem System, dass noch mehr Komfort verspricht, und zwar bei höherer Messgenauigkeit. Anders Weber ist überzeugt davon, dass man hier in naher Zukunft problemlos in den Wettbewerb einsteigen könne. Der non-invasive Aspekt ist ein Alleinstellungsmerkmal, das überzeugen wird, solange alle anderen Parameter dasselbe Level erreichen wie in bereits verfügbaren Systemen.“ Eine non-invasive Methode werde dann in jedem Fall die Methode sein, die jeder vorziehen würde. „Und ein CGM-System ist – anders als oft behauptet – eine invasive Methode. Schließlich gibt es einen Sensor, der für mehrere Tage im Unterhautfettgewebe bleibt.“

Prävention

„Was uns antreibt, ist aber auch ein großes Interesse an der Prävention, also der Vorbeugung von Erkrankungen“, sagt Weber. So würden zum Beispiel Menschen mit einem Prädiabetes eindeutig von einer non-invasiven Messung mittels Wearable profitieren. Eine Verschlechterung der Blutzuckerwerte ließe sich rechtzeitig erkennen und wer zeitnah gegensteuert, kann nicht nur Unter- und Überzuckerungen, sondern möglicherweise auch einen Typ-2-Diabetes mitunter ganz verhindern. Auch im Bereich Adipositas wäre es denkbar, frühzeitig auf kritische Veränderungen von Blutzucker- und anderen Werten aufmerksam zu machen. Aber kaum jemand, der „nur“ ein Risiko für einen Typ-2-Diabetes hat, würde derzeit einer invasiven Messmethode zustimmen. Es gibt viele Bereiche, wo so ein Tracker am Handgelenk als Frühwarnsystem fungieren könnte. Auch im Sportbereich wäre es sicherlich interessant zu beobachten, wie sich beispielsweise Puls und Blutglukose zueinander verhalten. Das, sagt Anders Weber, sei auch einer der Gründe, warum man die großen Consumer- Electronics-Technologiefirmen mit einbeziehen wolle: „Apple, FitBit, Samsung, Sony, sie alle arbeiten daran, den Anwendern diese Art von Daten liefern zu können, und zwar für den ganz allgemeinen Gebrauch – unabhängig von einer medizinischen Diagnose. Nicht nur für Menschen mit Diabetes, Bluthochdruck oder ähnlichem, sondern für alle gleichermaßen  und um gegebenenfalls präventiv tätig zu werden.

Viele der großen kommerziellen Hersteller von Wearables liefern sich bereits jetzt einen Wettbewerb. Mit dem Versuch, Gesundheitsdaten möglichst detailliert zu generieren, schielen sie bereits darauf, einen Fuß in die Tür zum zukünftigen „ITDoktor“ hinein zu bekommen. Es ist viel in Bewegung. Die Anfänge haben wir schon gesehen, etwa bei Patienten, die Telemedizin in Anspruch nehmen und ihre Daten mit ihrem Arzt über die Cloud teilen – so wie während der Corona Pandemie. Das neue Armband soll – den Herstellern zufolge – voraussichtlich vier Jahre halten. Da ein Auswechseln von Sensoren, Batterien oder Transmittern nicht erforderlich ist, wird der Müll also reduziert, wodurch die neue Technologie umweltfreundlicher ist.

ZUKUNFTSMUSIK

Das Leben von Menschen mit Diabetes erleichtern, Diagnostik, Monitoring und Behandlung angenehmer machen – das ist das Ziel zahlreicher Unternehmen, die sich auf den Weg gemacht haben, neue Diabetes- Technologien zu erforschen. Die hier dargestellten Technologien zeigen nur einen kleinen Ausschnitt dessen, was in der Medizin-Forschung rund um den Diabetes gerade los ist. Keine der hier vorgestellten Anwendungen ist derzeit zugelassen und verfügbar.

Non-invasiv durch » RFID « – Technologie

Auch die Firma KnowLabs forscht an einer Technologie für non-invasive, schmerzfreie Blutzucker-Messgeräte wie das KnowU und U-Band-Wearable. Anders als die Raman-Spektroskopie nutzt das US-amerikanische Unternehmen die RFID Technologie.
RFID steht für Radio-Frequency Identification, auf Deutsch: Radiofrequenz- Identifikation. Diese Technik ermöglicht es, Daten mittels Radiowellen berührungslos und ohne Sichtkontakt zu übertragen. Eine RFID-Systeminfrastruktur umfasst einen Transponder, ein Sende-Empfangsgerät sowie ein im Hintergrund wirkendes IT-System.
Mit derselben Technologie steht auch GlucoRX in den Startlöchern und hat tatsächlich die weltweit erste non-invasive Glukoseüberwachung mit mehreren Sensoren angekündigt. Der GlucoRX BioXensor wird diskret auf die Haut geklebt, um so den Blutzucker zu überwachen und jede Minute Messwerte an eine intelligente mobile Anwendung weiterzuleiten. Der Multisensor erfasst neben dem Blutzucker auch die Sauerstoffsättigung im Blut und checkt EKG-Werte, misst Atem- und Herzfrequenz, Temperatur, Aktivität und Schlaf und verfügt über eine Sturzfrüherkennung. Alles über Radiofrequenzwellen. Die Hersteller sind optimistisch, in naher Zukunft einen solchen Sensor zur Verfügung stellen zu können.

Einmal ausatmen, bitte

Eine weitere Innovation auf dem Gebiet der non-invasiven Glukosemessung ist die Atemanalysetechnologie des Biotech Start-up-Unternehmens BOYDSense. Das Erstlingsprodukt von BOYDSense, der g-Sense Breath Meter (Lassie Breath Meter), ist ein Handgerät, das es Menschen mit Diabetes ermöglicht, den Blutzuckerwert durch atembasierte VOC zu messen. Die englische Abkürzung „VOC“ (Volatile Organic Compounds) bezeichnet flüchtige organische Verbindungen, die bei Raumtemperatur in gas- oder dampfförmigem Zustand in der Luft vorliegen. Menschen geben VOC über die Atmung oder direkt über die Haut ab. Mit dem Atemmessgerät von BOYDSende lassen sich kritische Biomarker in ausgeatmeter Luft identifizieren.
Auch mit dem CEO von BOYDSense, Ben Delhey, traf sich die feelfree zu einem Gespräch und erfuhr, dass es bereits einen Prototyp gibt, der in Studien zum Einsatz kommt. Eine große, in Toulouse durchgeführte Studie mit 130 Typ-2-Patienten sei gerade abgeschlossen, berichtet Ben Delhey. Es sei die zweite Studie mit dem Gerät.
Anders als bei RSP und GlucoRX befinde man sich noch in einer frühen Phase, aber ebenso wie das dänische Start-up legt man Wert auf wissenschaftliche Evidenz, Studiendaten werden publiziert. Mit einer möglichen ersten Marktzulassung rechnet Ben Delhey frühstens in ein paar Jahren.

Biomarker erfassen

Ziel des französischen Unternehmens ist die Entwicklung einer Plattform, die Biomarker immer und überall erfassen und anzeigen kann, um zum Beispiel Menschen mit Diabetes im Umgang mit ihrer Erkrankung zu unterstützen. Neben Diabetes soll es über diese Plattform Verbrauchern und Gesundheitsdienstleistern zukünftig auch möglich werden, den Atem zur non-invasiven Erkennung und Überwachung von Krankheiten wie Krebs, bakterielle Infektionen, Adipositas, Asthma, Fettleber und weiteren zu nutzen.