Personen, die wegen DUIs oder anderer alkoholbedingter Straftaten verhaftet wurden, werden manchmal angewiesen, sogenannte SCRAM-Armbänder (Secure Continuous Remote Alkohol Monitoring) zu tragen. Das Gerät, das normalerweise am Knöchel getragen wird, kann den Alkoholkonsum durch die Haut erkennen und die Behörden warnen, wenn der Benutzer seine Bewährungsprobe durch Trinken gebrochen hat. Patienten in Rehabilitationsprogrammen unterziehen sich häufig auch einer Alkoholüberwachung, häufig durch regelmäßige Alkoholtests oder Blutuntersuchungen. Aber SCRAM-Armbänder sind klobig und manchmal peinlich, und Tests erfordern regelmäßige Besuche.
Ein Team von Wissenschaftlern der University of California in San Diego hat eine mögliche Alternative gefunden: einen winzigen implantierbaren Chip. Der 1-Kubikmillimeter-Biosensor wird unter die Haut gespritzt und von einem tragbaren Gerät wie einer Smartwatch mit Strom versorgt.
"Derzeit könnte dieser Chip für die Alkoholüberwachung während der Behandlung oder Ablenkungsprogramme nützlich sein", sagt Drew Hall, Professor für Elektrotechnik an der Jacobs School of Engineering der Universität von San Diego, der das Projekt leitete. "Dies ist jedoch eine Plattformtechnologie, die unseres Erachtens auf viele andere Bereiche der Behandlung und Überwachung von Drogenmissbrauch und letztendlich auch auf die Überwachung anderer Krankheiten ausgeweitet werden kann."
Das Team von Hall stellte seine Forschungsergebnisse auf der IEEE Custom Integrated Circuits Conference 2018 in San Diego vor.
Der Chip enthält einen mit Alkoholoxidase beschichteten Sensor, ein Enzym, das beim Auftreffen auf Alkohol ein Nebenprodukt erzeugt. Wenn der Sensor das Nebenprodukt erkennt, sendet er ein Funksignal an das Wearable, das den Chip mit Strom versorgt. Dies kann dann an Ärzte, Rehabilitationsprogramme, Strafverfolgungsbehörden oder andere weitergegeben werden. Andere Sensoren auf dem Chip messen Hintergrundsignale und pH-Werte, um den Blutalkoholspiegel genauer abzulesen.
Der Chip verbraucht nur wenig Strom - 970 Nanowatt, etwa eine Million Mal weniger als der Strom, den ein Smartphone zum Telefonieren benötigt. Dies verringert das Risiko der Wärmeerzeugung im Körper, die potenziell schädlich ist. Die Forscher testeten den Chip in vitro und ahmten die geplante Umgebung nach, indem sie Alkohol in verdünntem Humanserum unter Schichten von Schweinehaut verwendeten.
Das Team sagt, der Chip habe eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Alkoholüberwachungssystemen. Im Gegensatz zu SCRAM-Armbändern ist es völlig unauffällig. Es ist potenziell genauer als ein Alkoholtester und erfordert nicht, dass der Benutzer eine Klinik wie eine Blutuntersuchung aufsucht. Es gibt auch einige neue temporäre Alkoholsensoren auf Tätowierungsbasis, die jedoch nur zum einmaligen Gebrauch bestimmt sind und leicht entfernt werden können.
Einer der schwierigsten Teile des Entwicklungsprozesses war einfach die Größe des Chips, sagt Hall.
"Dieser Chip ist wirklich klein und es ist schwierig, damit zu arbeiten", sagt er. „Trotz eines Labors voller Geräte für meine anderen Forschungsprojekte mussten wir aufgrund der Größe und der Einschränkungen bei der Handhabung mehrere hochspezialisierte Geräte für dieses Projekt kaufen.“
Der nächste Schritt ist die Verbesserung der Lebensdauer des Sensors. Es gibt einige Arten von Sensoren, wie z. B. kontinuierliche Glukosemonitore, die ungefähr zwei Jahre halten können, und das Team hofft, eine ähnliche Lebensdauer zu erreichen. In den nächsten Jahren wird das Team Tierversuche durchführen und dann hoffentlich mit Versuchen am Menschen fortfahren.
Nach Angaben des Nationalen Instituts für Alkoholmissbrauch und Alkoholismus an den National Institutes of Health leiden etwa 15, 1 Millionen amerikanische Erwachsene ab 18 Jahren an einer Alkoholkonsumstörung. Dies umfasst rund 8, 4 Prozent der Männer und 4, 2 Prozent der Frauen. Jährlich sterben rund 88.000 Amerikaner an alkoholbedingten Ursachen, darunter fast 10.000 Tote bei betrunkenen Verkehrsunfällen.
"Ich glaube, dass Alkoholüberwachungssysteme nur dann von Nutzen sind, wenn sie Teil eines Unterstützungsplans für Menschen sind, die versuchen, sich von der Alkoholabhängigkeit zu erholen", sagt Mike Delaney, ein Suchtberater, der in Großbritannien und anderswo an Rehabilitationsprogrammen gearbeitet hat.
Delaney ist der Ansicht, dass die Systeme am besten im Rahmen eines Rehabilitationsprogramms und nicht zur Bestrafung eingesetzt werden.
"Ich mache mir Sorgen um das implantierbare Gerät, weil es eine rechtliche Abschreckung gegen Menschen darstellt, die alkohol- oder drogenbedingte Straftaten begangen haben und als Teil eines Urteils verwendet werden, wodurch es eher zur Bestrafung als zur Behandlung wird", sagt er. "Sucht muss als Gesundheitsproblem und nicht als kriminelles Problem behandelt werden."
