Die Mücke ist für mehr Todesfälle verantwortlich als jedes andere Tier auf der Erde, da sie Krankheiten wie Malaria und Dengue-Fieber verbreitet. Aber das Studium des blutsaugenden Stichs der Mücke könnte Wissenschaftlern helfen, Leben zu retten, die durch eine andere Krankheit gefährdet sind: Diabetes.
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Forscher an der Universität von Calgary in Kanada haben eine „E-Mücke“ entwickelt, ein Gerät, das die Haut wie die Mundstücke einer Mücke durchbohrt und eine kleine Menge Blut aus einer Kapillare extrahiert, um sie für Glukosetests zu verwenden. Eingebettet in ein Uhrenarmband kann die E-Mücke so programmiert werden, dass sie die Haut mehrmals am Tag automatisch durchsticht und die Ergebnisse analysiert. So müssen Diabetiker ihren Blutzucker nicht mehr auf herkömmliche Weise testen, indem sie ihren Finger stechen und das Blut auf einem Teststreifen abwischen. Menschen mit Diabetes müssen ihren Blutzuckerspiegel sorgfältig überwachen. Menschen mit Typ-1-Diabetes stechen manchmal bis zu achtmal am Tag in die Finger.
„Die Idee ist, das Stechen mit den Fingern und die Logistik rund um das Stechen mit den Fingern, die wirklich lästig sind, komplett zu beseitigen“, sagt Martin Mintchev, Senior Researcher des Projekts. "Insbesondere für Kinder, ältere Menschen und Blinde ist dies mehrmals täglich eine sehr mühsame Übung."
Mintchev und sein Team arbeiten seit einem Jahrzehnt an der E-Mücke. Das Material, das ursprünglich für den Aktuator verwendet wurde - der Teil des Geräts, der die Nadel bewegt -, machte ihn groß und sperrig. Die Erfindung eines neuen Materials namens Formgedächtnislegierung, eines Verbundmetalls, das sich mit elektrischem Strom zusammenzieht oder ausdehnt, erwies sich jedoch als Segen. Eine geringe Menge an Formgedächtnislegierung kann eine starke Kraft bereitstellen, die es dem Team ermöglichte, das Gerät auf seine aktuelle uhrenähnliche Größe zu miniaturisieren.
"Es kann mit viel größerer Kraft, besserer Kontrollierbarkeit und minimalem Stromverbrauch in die Haut eindringen", sagt Mintchev. Außerdem ist es wie ein Mückenstich fast schmerzfrei.
Eine Wiedergabe des Aufbaus der Emücke. (Universität von Calgary) Der aktuelle Prototyp besteht aus einem „Uhr-Oberteil“ mit dem Aktuator, einer Batterie und einer LED-Anzeige sowie mehreren anderen Komponenten. Auf der Unterseite befindet sich eine Patrone mit Nadel und Teststreifen. Obwohl der aktuelle Prototyp am Handgelenk sitzt, könnte das Gerät theoretisch fast überall am Körper festgeschnallt werden. Es wird jedoch Herausforderungen geben, bevor das Gerät für den Markt bereit ist. Im Moment kann die E-Mücke zwar zuverlässig eine Kapillare treffen, bringt jedoch nicht immer genug Blut zum Testen auf die Oberfläche. In diesem Sinne ist es einer Mücke wirklich ähnlich, die selten eine Blutlache auf der Hautoberfläche hinterlässt. Mintchev und sein Team könnten das Gerät mit einer größeren Nadel ausstatten, aber das würde die Idee, dass das Gerät winzig und schmerzfrei ist, zunichte machen. Sie hoffen, stattdessen eine Nadel zu entwickeln, die gleichzeitig als Sensor fungiert. Die Nadel würde in die Haut eindringen und der Sensor würde das Blut überprüfen, während es noch eingebettet ist, und dann die Ergebnisse drahtlos übertragen.
"Die heutige Technologie hat die Fähigkeit, dies zu tun", sagt Mintchev. "Es erfordert natürlich ein bisschen mehr Arbeit von uns."
Sie interessieren sich auch dafür, ob das Gerät neben einer künstlichen Bauchspeicheldrüse eingesetzt werden kann, die kontinuierlich und automatisch den Blutzuckerspiegel überwacht und Insulin abgibt. Die erste künstliche Bauchspeicheldrüse wurde im vergangenen Jahr von der FDA zugelassen. Mintchev und sein Team fragen sich, ob die E-Moskito-Technologie mit neueren Modellen kombiniert werden könnte, um eine bessere kontinuierliche Überwachung zu gewährleisten.
Laut Mintchev könnte eine verbraucherfertige E-Mücke in nur drei Jahren auf dem Markt sein, abhängig von der FDA-Zulassung. Gegenwärtig schätzt er die Kosten für die Verwendung des Geräts etwa doppelt so hoch wie für die Verwendung der herkömmlichen Fingerabdruck- und Glukosestreifentechnologie. Aber mit der Zeit könnten die Kosten sinken, sagt er.
"Ich bin mir sicher, dass Massenproduktion dem traditionellen Fingerstechen Konkurrenz machen wird", sagt er.
Ein Gerät, das Menschen mit Diabetes dabei hilft, Fingerabdrücke zu beseitigen, war für Wissenschaftler ein heiliger Gral. Viele Menschen mit Diabetes müssen ihre Glukose sogar im Schlaf alle paar Stunden testen. Apple soll heimlich Machbarkeitsstudien für einen optischen Sensor durchgeführt haben, mit dem Glukosespiegel nichtinvasiv gemessen werden können, indem ein Licht durch die Haut gestrahlt wird. Berichten zufolge fließen Hunderte von Millionen Dollar in das Projekt. Google arbeitet an einem eigenen kontinuierlichen Glukosemonitor. Die Entwicklung erfolgreicher kontinuierlicher Blutzuckermessgeräte, ob invasiv oder nicht, ist jedoch ein bekanntermaßen schwieriges Unterfangen. Ein ehemaliger Berater der Diabetesbranche, John L. Smith, hat ein ganzes Buch über das Versagen verschiedener kontinuierlicher Glukoseüberwachungstechnologien geschrieben, in dem er winzige Nadeltechnologien wie E-Moskito als „ein wiederkehrendes technologisches Thema“ beschreibt Im Laufe der Jahre viele Male probiert, hat aber noch keine Früchte getragen.
Im Interesse der 1, 25 Millionen Amerikaner mit Typ-1-Diabetes hoffen wir, dass die E-Mücke ein erfolgreicheres Ergebnis erzielt.
