Ein interdisziplinäres Team von Forscherinnen und Forschern der TU Bergakademie Freiberg hat nach eigenen Angaben aus einem bio-basierten Werkstoff ein neuartiges Sensormaterial entwickelt, das eine enzymfreie Messung der Glukosekonzentration im Blut ermöglichen könnte. Der Vorteil: Während herkömmliche Teststreifen nur für die einmalige Verwendung vorgesehen sind, könnte das neue Material die Basis für wiederverwendbare Teststreifen legen, so die Pressemeldung der TU Bergakademie Freiberg.
Die aktuellen Teststreifen zur Messung des Blutzuckerspiegels enthalten Enzyme, die mit der Glukose im Blut reagieren. „Einmal angewendet, funktioniert die herkömmliche photometrische oder elektrochemische Messung mit Hilfe der Enzyme nicht mehr und der Teststreifen wird entsorgt“, erklärt Prof. Yvonne Joseph von der TU Bergakademie Freiberg. „Enzyme sind Proteine, die biochemische Reaktionen auslösen. Als Eiweiße sind sie allerdings nicht temperaturstabil“, so die Professorin für Elektronik- und Sensormaterialien weiter.
Suche nach alternativem Sensormaterial
Gemeinsam mit ihrem Team hat sie sich auf die Suche nach einem alternativen Sensormaterial begeben. Unterstützung kam von Seiten ihres Kollegen, Prof. Hermann Ehrlich. Der Experte für Biomimetik entwickelt schon seit mehreren Jahren neuartige bio-basierte Werkstoffe mit Potenzial für die Sensorik. Ein mit dem Mineral Atacamit versehener Badeschwamm kam für die Glukosemessung in Frage, heißt es in der Pressemeldung.
„Die einzigartige Struktur des mikroporösen 3D-Schwammgerüsts fördert effizient die Aktivität von Atacamit als Elektrokatalysator. Daher können Glukosemoleküle schnell und einfach in das poröse 3D-Netzwerk diffundieren, was die Elektronenübertragung zwischen Glukose und Atacamit erleichtert und zu den leistungsstarken Eigenschaften des Glukosesensors führt,“ erklärt die wissenschaftliche Mitarbeiterin Dr. Parvaneh Rahimi.
Den Forschenden zufolge wurde das Sensormaterial aus dem Schwamm zerkleinert und mit Kohlenstoff als elektrischem Leitmaterial und Paraffin-Öl als Binder versetzt. Dann wurde die homogene Paste auf einen Teflonhalter aufgebracht, der als Elektrodenkörper diente. Tauchte Dr. Parvaneh Rahimi die Elektrode mit dem neuartigen Funktionsmaterial nun in eine Glukoselösung, diffundierten die Zuckermoleküle in den porösen beschichteten Schwamm. An dessen Oberfläche reagierten sie und gaben Elektronen ab, was zu einem messbaren Stromfluss führte.
Potenzial für enzymfreie und wiederverwendbare Teststreifen für Diabetesmanagement
Das Team der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler testete die neuartige Messmethode in zwei Schritten; mit einer glukosehaltigen Lösung sowie mit drei verschiedenen Blutproben anonymer Spenderinnen und Spender aus einer Freiberger Arztpraxis.
„Beide Tests erwiesen sich als langzeitstabil. Das heißt, sie ergaben über den Zeitraum von einem Monat dasselbe Messergebnis. Als Sensor wäre das Material also wiederverwendbar“, sagt Prof. Yvonne Joseph. Bis zu einer möglichen Anwendung in Teststreifen für das Diabetesmanagement müsse das neuartige Sensormaterial weitere Tests sowie klinisch-pharmakologische Studien durchlaufen.
Für die Erforschung des neuartigen Werkstoffs aus in Tunesien gezüchteten Schwämmen wurden keine Experimente an lebenden Organismen durchgeführt. Bei Zucht und Ankauf der verwendeten Schwämme wurden alle Vorgaben des Nagoya-Protokolls für den Zugang zu genetischen Ressourcen und gerechten Vorteilsausgleich eingehalten.
Quelle: Technische Universität Bergakademie Freiberg | Redaktion
