diabeticus unterstützt die Stiftung Kinderzukunft
Kontinuierliche Messsysteme sollen den Glukoseverlauf durchgehend überwachen,
den aktuellen Wert auf Knopfdruck anzeigen und vor Über und Unterzuckerungen
warnen. Sie könnten aber auch in Akutsituationen, wie z.B. während einer Operation
oder nach einem Herzinfarkt, einsetzbar sein. Und natürlich sollen sie langfristig
auch die Stoffwechseleinstellung von ICT und Insulinpumpen Patienten erleichtern
und verbessern und somit optimieren.
Die meisten Geräte, die kontinuierlich die Glukose messen, bestimmen die Werte
nicht im Blut sie messen also keinen Blutzucker. Hier liegen die Messsensoren
im Unterhautfettgewebe, im Raum zwischen den Zellen, der sogenannten interstitiellen
Flüssigkeit und messen dort die Glukosekonzentration.
Das System für die kontinuierliche Glukosemessung von Disetronic heißt GlucOnline.
Erfunden haben es die Brüder R. und K.E. Ehwald, Dr. U. Beyer und Dr. A. Thomas
an der Humboldt Universität in Berlin. „Herr Beyer arbeitet jetzt für unsere
Firma“, sagt Joël Jeckelmann, Produktmanager bei Disetronic in Burgdorf in der
Schweiz. Wir haben mit ihm 2003 ein Interview zum Stand der Entwicklung bei
der kontinuierlichen Glukosemessung geführt:
Diabetes live: Herr Jeckelmann, welche Verfahren für die kontinuierliche Glukosemessung werden bereits getestet oder eingesetzt?
Jeckelmann:
Es gibt eine große Gruppe von Messverfahren, die mit enzymatischen Sensoren
arbeiten. Enzymatisch heißt, dass ein Enzym die Glukose umwandelt und dadurch
elektrochemisch ein Signal erzeugt wird. Zu dieser Gruppe gehören subkutane
Sensoren, die sogenannten Nadelsensoren. Ferner existieren aber auch Forschungsprojekte
mit einem Sensor, der direkt in die Vena cava (Hohlvene) eingepflanzt wird.
Diese enzymatischen Sensoren können auch mit einem Mikrodialyseverfahren kombiniert
werden.
Darüber hinaus gibt es optische, nichtinvasive Verfahren; hier hat man bisher
nur geringe klinische Erfahrung gesammelt. Die optischen Messverfahren sind
sicher interessante Ansätze, aber sie sind nicht so weit entwickelt wie z.B.
die enzymatischen Sensoren. Andere Forschungsgruppen versuchen, mit elektromagnetischen
Feldern die Glukose zu messen; diese Methode ist aber noch weniger weit fortgeschritten
als die optischen Verfahren.
Diabetes live: Welche Probleme zeigen sich bei den bisher getesteten Messverfahren?
Jeckelmann: Bei den
Nadelsensoren ist das Messsignal relativ instabil. Sofort nach dem Einsetzen
des Messgeräts nimmt das Messsignal langsam ab, so dass man das System relativ
häufig (mindestens 4mal am Tag) mit Blut aus dem Finger wieder kalibrieren (eichen)
muss. Wegen dieses Sensordrifts kann der Verlauf der Glukosewerte nur rückblickend
kontrolliert werden, am Schluss des gesamten Messzyklus.
Der Grund für diese Signaldrift ist, dass die Membran in dem GlukoseNadelsensor
nur sehr wenig glukosedurchlässig ist, vergleichbar mit einem extrem feinen
Filter. Dazu kommt, dass diese Membran durch die Abwehrreaktion des Körpers,
durch Eiweiße und andere Stoffe abgedeckt oder verstopft wird das Signal nimmt
ab, es driftet und das Messsystem zeigt den falschen Wert an.
Bei der Kombination von Mikrodialyse und Enzymsensoren ist der Nachteil, dass
die Messflüssigkeit Zeit braucht, um aus dem Unterhautfettgewebe in das Analysegerät
zu gelangen; es kommt zu einer zusätzlichen Zeitverzögerung.
Diabetes live: Sie haben ein völlig anderes System entwickelt: GlucOnline. Wie funktioniert der Sensor, und was sind die entscheidenden Unterschiede und Vorteile?
Jeckelmann:
Wir arbeiten bei GlucOnline nicht mit einer elektrochemischen Reaktion, sondern
rein physikalisch. Hier verwenden wir eine Messflüssigkeit, die aus zwei Komponenten
besteht: aus Dextran und Concanavalin A, einem Lektin. Concanavalin A bindet
die großen Dextranteilchen zusammen, so dass es zu einer engen Vernetzung kommt.
Die Flüssigkeit ist deshalb zuerst relativ dickflüssig. Wenn man jetzt freie
Glukose zugibt, bindet Concanavalin A nicht nur Dextran, sondern mit gleicher
Anziehungskraft auch Glukose. Das Netz wird gelockert, die Messflüssigkeit flüssiger
(Abb. 1 rechts). Die Viskosität der Messflüssigkeit ist somit eine Funktion
der Glukosekonzentration im Gewebe. 
Die
Idee von GlucOnline ist, dass man die beschriebene Viskositätsänderung misst.
Um die Messflüssigkeit haben wir ein mechanisches System gebaut: Eine Pumpe
das ist nur eine Ampulle mit einer Feder drückt die Messflüssigkeit in eine
Dialysenadel. Durch die für Glukose extrem durchlässige Membran der Dialysenadel
findet ein rascher, 100%iger Ausgleich mit dem Glukosegehalt in der interstitiellen
Flüssigkeit statt. Umgekehrt können die vergleichsweise riesigen Moleküle der
Messflüssigkeit nicht durch die Membran hindurch. Zwei Drucksensoren messen
die Viskositätsänderung, und das System berechnet die aktuelle Glukosekonzentration.
Das System sehen Sie in Abbildung 2 hier links.
Die physikalische Messmethode sowie der bessere Glukoseaustausch haben einen
großen Vorteil gegenüber elektrochemischen Reaktionen: die Stabilität des Messsignals.
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Zusammenfassung: In einer Messflüssigkeit,
die aus Dextran und Concanavalin A besteht, wird gemessen, wie Glucose
die Zähigkeit der Flüssigkeit verändert. Das zuerst
dichte Netz wird durch Glucose gelockert, die Messflüssigkeit wird
flüssiger.Gemessen wird diese Viskositätsveränderung in
der Dialysenadel, durch die das Concanavalin A - Dextran-Gemisch fließt;
sie ist für Glucose extrem durchlässig.
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Diabetes live: Muss man GlucOnline nach dem Einsetzen kalibrieren?
Jeckelmann: Das ist ein weiterer Vorteil von GlucOnline. Eine Kalibration am Anfang des Messzyklus reicht. Wir haben bei verschiedenen PilotVersuchen gesehen, dass das System recht stabil ist; wir haben keine Signalabnahme. Einmal kalibriert, ist das Signal drei bis vier Tage lang stabil und zeigt keine Drift.
Diabetes live: Wie schnell reagiert GlucOnline auf Blutzuckerveränderungen?
Jeckelmann: GlucOnline
misst direkt in der interstitiellen Flüssigkeit und hat deshalb keine Zeitverzögerung
wegen des Glukosetransports. Das ist ein weiterer Vorteil. Die Viskositätsänderung
wird sofort gemessen und übertragen.
Was wir natürlich nicht ausschalten können, sind die physiologischen Unterschiede
zwischen den Glukosewerten in der interstitiellen Flüssigkeit und den Blutzuckerwerten.
Diese Unterschiede haben wir wie alle anderen auch. Sie sind aber nur relevant
bei relativ schnellen Veränderungen, bei schnellem Blutzuckeranstieg oder abfall.
Diabetes live: Wie viele Diabetiker haben GlucOnline bereits ausprobiert und wie sind die Erfahrungen?
Jeckelmann: Wir haben Prototypen des GlucOnlineSystems 2001 und 2002 in zwei Pilotstudien getestet: im Universitätsspital in Bern mit 12 Probanden mit Typ1Diabetes und in Schweden mit 12 NichtDiabetikern. Daneben haben wir verschiedene LiveDemos bei Fachkongressen durchgeführt; die Zuhörer waren sehr beeindruckt von dem erfolgreichen Verlauf. Insgesamt haben wir GlucOnline bei 35 Personen getestet. Die Erfahrungen waren sehr positiv.
Diabetes live: Wer beschäftigt sich bei Disetronic jetzt mit dem Projekt?
Jeckelmann: Am Anfang haben sich zwei Personen mit dem Forschungsprojekt beschäftigt. Inzwischen hat das Projekt einen wesentlich größeren Umfang angenommen. Alle Abteilungen, die für eine Produkteinführung verantwortlich sind, sind inzwischen in das Projekt involviert. Im Moment sind es sicher über 20 Mitarbeiter bei Disetronic und mehrere externe Firmen im europäischen Raum.
Diabetes live: Was ist im Moment Stand der Entwicklung?
Jeckelmann: Wir entwickeln jetzt eine Version für die Anwendung in Kliniken. Dieses Jahr werden wir die klinische Studie für die Zulassung des Produktes in der EU starten.
Diabetes live: Wäre GlucOnline irgendwann für ein ClosedLoopSystem, also ein geschlossenes System zur Regelung des Blutzuckers, geeignet?
Jeckelmann: Mit GlucOnline steht uns ein zuverlässiger Sensor zur kontinuierlichen Glukosemessung zur Verfügung. Ein System zur Insulinverabreichung, die Insulinpumpe, ist auch vorhanden, in ihrer heute verfügbaren Form kann sie jedoch nicht in einen geschlossenen Regelkreis integriert werden. Darüber hinaus braucht man für ein ClosedLoopSystem ein Expertensystem, das die Berechnungen zur Insulinabgabe auf den tatsächlichen Insulinbedarf durchführt und die Steuerung übernimmt. Unser erstes Forschungsprojekt zur Entwicklung eines ClosedLoopSystems ist das ADICOLProjekt, das bis Ende letzten Jahres unter unserer Leitung mit sechs verschiedenen Partnern in Europa durchgeführt wurde. Es wurde von der Europäischen Union mit immerhin 2,5 Millionen Euro gefördert. Dies zeigt den großen Stellenwert, den ein solches Projekt hat.
Diabetes live: Herzlichen Dank für dieses Gespräch, Herr Jeckelmann.
Dieses Interview wurde uns im Fühling 2003 freundlicherweise zur Verfügung
gestellt von: 
Zum gleichen Thema ist hier noch ein Artikel zu lesen. Oder Grundlagen zum Biosensor .......
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