Elektronische Nase
Sensoren erschnüffeln Krankheiten

Krankheitsdiagnosen durch Atemluft: Dortmunder Forscher haben eine Analysemethode entwickelt, mit der Infektionen und Krebs in der Atemluft aufgespürt werden können. Die so genannte elektronische Nase sucht nach den chemischen "Fingerabdrücken" in der Atemluft.

BERLIN. Die Methode erinnert ans Röhrchenpusten bei der Polizei. Doch den Forschern des Dortmunder "Institute for Analytical Sciences" (ISAS), das zur Leibniz Gemeinschaft gehört, geht es nicht darum, Restalkohol nach einer feucht-fröhlichen Feier nachzuweisen, sie wollen damit ernste Krankheiten erkennen. Die so genannte elektronische Nase soll Hinweise auf Krebs, Mukoviszidose, Diabetes und bakterielle Lungenentzündungen liefern. Denn diese und andere Krankheiten hinterlassen in der Atemluft spezielle chemische Substanzen, die sich nachweisen lassen: Aceton etwa deutet auf Diabetes, Pentan auf Stress und ein spezielles Muster aus 25 chemischen Verbindungen auf Lungenkrebs.

Das Mess-Prinzip ist einfach, denn mit gleicher Technik wird auf Flughäfen nach Sprengstoffen gesucht. Die Herausforderung besteht vielmehr darin, eine sichere Diagnose zu stellen. "Auch wenn die elektronische Nase technisch funktioniert, kann die Methode medizinisch nur fruchten, wenn wir für jede Krankheit eindeutige und unverwechselbare Fingerabdrücke in der Ausatemluft beschreiben können", erklärt Physiker Jörg Ingo Baumbach, der am ISAS das Projekt verantwortet.

Zwar wurden bereits Lungenkrebs und bakterielle Infektionen mit dem Gerät nachgewiesen, doch dies gelang nur unter den Bedingungen im Forschungslabor. "Im nächsten Schritt wollen wir nun zwei Gerätetypen entwickeln, die zum einen in der Intensivmedizin und zum anderen in jeder Hausarztpraxis einsetzbar sind", sagt Baumbach. Dafür lässt das Bundesforschungsministerium eine Sonderförderung von knapp einer Million Euro springen, mit der gezielt Innovationen in Produkte überführt werden sollen. Bereits zum Jahresende sollen Prototypen vorgestellt werden.

Wie einfach und sicher die neue Diagnosetechnik zu handhaben sein wird, hängt entscheidend von der Programmierkunst der Informatiker ab. Denn die Auswertesoftware muss eine Million Datenpunkte, die das Spektrometer bei einem Test liefert, möglichst eindeutig interpretieren. "Alle Stoffwechselvorgänge gemeinsam erzeugen ein Muster aus Molekülen im Atem", erläutert der ISAS-Forscher. Dieses ändert sich jedoch, wenn der Mensch krank wird. "Krebserkrankungen und Infektionen beeinflussen den Stoffwechsel und damit die Zusammensetzung der chemischen Verbindungen in der Atemluft", sagt Baumbach. Nun müssen die Forscher beschreiben, welche charakteristischen Muster dabei entstehen.

Um Zusammenhänge zu erkennen und Daten zu sammeln, wird das Gerät bereits in diversen Kliniken eingesetzt. Dazu zählt auch die Lungenklinik Hemer, in der 250 Patienten an einem Atemluft-Check mitgemacht haben. Deren Daten werden nun ausgewertet. "Ein Vorteil der Methode im Unterschied zu gaschromatografischen Verfahren ist, dass hier durch ein Ionenspektrometer ein komplettes Muster aller in der Luft beim Ausatmen enthaltenen Substanzen entsteht", sagt Lungenarzt Michael Westhoff.

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