Wer Diabetes hat, wünscht sich oft, dass die Krankheit das Leben so wenig wie möglich beeinflusst. Daraus ergeben sich einige Wünsche für die Zukunft z.B. an die Technologie – die tatsächlich zum Teil inzwischen annähernd erfüllt sind.

Wenn man vor 20 oder 30 Jahren Menschen mit Typ-1-Diabetes nach ihren Wünschen für die Behandlung des Diabetes fragte, wurden vor allem drei Dinge genannt:

• die wenigstens teilweise Heilung des Diabetes, z. B. durch die Transplantation von Inselzellen,
• die bedarfsgerechte und individuell angepasste Zufuhr von Insulin mit einer automatisch gesteuerten Insulinpumpe (ein Closed-Loop-System, aktuell bezeichnet als System zur automatisierten Insulin-Dosierung, AID),
• die unblutige Messung des Blutzuckers.

Da bereits fünf verschiedene AID-Systeme in Deutschland verfügbar sind, ist der Wunsch nach einem Closed-Loop-System annähernd erfüllt. Allerdings sind es noch Hybrid-Systeme: Die basale Insulinabgabe (Basalrate) und Insulin zum Senken erhöhter Glukosewerte (Korrektur-Boli) werden automatisch abgegeben, den Bolus zur Mahlzeit geben sich die Betroffenen noch per Hand.

Beim Wunsch nach einer unblutigen Messung ist es bisher nicht gelungen, mit physikalischen Methoden hinreichend genaue Mess-Ergebnisse für die Kontrolle der Glukosewerte bei Diabetes zu erzielen. Achtung hierbei: Im Internet angebotene Uhren mit „Blutzuckermessung“ erfüllen keineswegs die Kriterien!

Allerdings hat sich das kontinuierliche Glukose-Messen (CGM) etabliert. Weil dabei ein Glukose-Sensor nach seinem Einführen unter die Haut zwischen 7 und 14 Tagen zuverlässig misst und ein „blutiges“ Messen des Blutzuckers nur ab und zu notwendig ist, kann auch hier von einer Annäherung an das Erfüllen des dritten Wunsches gesprochen werden.

Diabetes-Technologie der Zukunft: wesentliche Entwicklungen und Visionen

Das Ziel jeder Weiterentwicklung ist, das Leben von Menschen mit Diabetes möglichst weitgehend unbelastet vom Diabetes zu gestalten. Dazu existieren zahlreiche Visionen, zum Teil auch schon Entwicklungen. Diese ergeben sich aus der Vision bezüglich neuer Methoden und Geräte und unter dem Aspekt der dafür anfallenden Kosten und dem sich daraus ergebenden Preis. Genannt seien:

Entwicklung von kosteneffizienten CGM-Sensoren

Aktuell wenden weltweit etwa 10 Millionen Menschen CGM an, was deutlich unter der Zahl derer liegt, die von CGM profitieren würden. Eine wesentliche Ursache dafür ist die Preis-intensive Technologie. Die Vision ist, diese zukünftig mit Mikro- oder gar Nanoelektronik herzustellen. Sensoren weisen dann ein Design wie mikroelektronische Schaltkreise auf. Aktuell werden elektronische Chips auf 12-Zoll-Scheiben (etwa 30 cm) gefertigt. Würde man so CGM-Chips herstellen, könnten auf einer Scheibe 20.000 und mehr Sensor-Chips entstehen. Der Preis für einen Sensor läge dann geschätzt bei einem US-Dollar.

Analyse der CGM-Daten mit Algorithmen und künstlicher Intelligenz

Daraus lassen sich Hinweise ableiten, die für das Therapie-Management wichtig sind und die auf Smartphones der Anwendenden geschickt werden können. Auf diese Weise entsteht ein Hilfs-System für Menschen mit Diabetes (PDSS: Patient Decision Support System) und auch Ärzte (CDSS: Clinical Decision Support System). Ebenfalls könnten solche Daten direkt an eine Insulinpumpe weitergegeben und für die Steuerung der Insulin-Abgabe genutzt werden. Und es lassen sich darauf Apps für die Behandlung aufbauen.

Einbeziehen von anderen Parametern

Weitere Parameter wie Puls, Hautfeuchtigkeit usw., gemessen mit Sensoren ebenfalls auf dem Sensor-Chip werden zusätzlich zur Beurteilung der Stoffwechsellage hinzugezogen.

Einbeziehen von Daten zur Charakterisierung einer Mahlzeit

Programme, welche eine Mahlzeit anhand von Fotos beurteilen, gibt es bereits. Daraus ließe sich die für eine Mahlzeit notwendige Insulindosis berechnen und abgeben.

Anwendung bei einem vollautomatischen AID-System

Die detailliertere Analyse der vorhandenen Daten, ggf. auch unter Anwenden von künstlicher Intelligenz, sorgt für das Lernen des Systems. So werden die Algorithmen verfeinert und individualisiert. In geringem Umfang erfolgt bereits eine Erweiterung der aktuell verfügbaren Hybrid-AID-Systeme. Mahlzeiten werden z. B. nur noch qualitativ gewählt, also Frühstück, Mittagessen und Abendessen sowie klein, mittel und groß.

Unblutige Glukose-Messung

Es gibt eine große Zahl physikalischer Methoden, mit denen ein Glukose-Messen ohne Eindringen in die Haut möglich ist. Allerdings wurde bisher bei der Anwendung im Alltag nicht die für die Diabetes-Behandlung notwendige Genauigkeit erreicht. Das Problem ist ein ungünstiges Verhältnis von Glukose-Signalen und Störsignalen wie Wasser, Fett und Eiweiß. Hocheffektive optische Sensoren könnten das Problem deutlich vermindern. Nicht invasive Systeme hätten viele Vorteile: Sie könnten sowohl für das kontinuierliche als auch das punktuelle Glukose-Messen eingesetzt werden. Sie lassen sich beliebig oft und langzeitig nutzen. Es fällt kein Verbrauchsmaterial an. Und man muss sich das Gerät nur einmal zulegen.

Bio-Reaktoren mit funktionalen Zellen

Ein weiterer Ansatz sind Bio-Reaktoren, die in den Bauchraum eingebracht werden und auf denen insulinproduzierende Beta-Zellen und ggf. auch glukagonproduzierende Alpha-Zellen integriert sind. Die Zellen geben Insulin und Glukagon entsprechend der Glukose-Konzentration in der Umgebung des Bio-Reaktors ab, müssen aber mit Sauerstoff versorgt werden. Entsprechende Entwicklungen laufen bereits.

Bio-Chips, auf denen Insulin-produzierende Beta-Zellen sitzen

Die Zellen geben entsprechend dem Glukose-Reiz Insulin ab. Die abgegebene Menge an Insulin ist ein Maß für die vorhandene Glukose-Konzentration im Blut, die Beta-Zelle damit gewissermaßen ein „Glukose-Sensor“. Das Bestimmen der Insulinmenge auf dem Chip kann in ein Signal umgewandelt werden, welches als Glukosewert ausgegeben wird und/oder ein AID-System steuert. Bisher ist ein solcher Bio-Chip eher ein Werkzeug für die Diabetes-Forschung und Hilfsmittel bei der Beta-Zell-Transplantation.

von Dr. Andreas Thomas

Dr. Andreas Thomas ist Physiker und renommierter Experte für Diabetes-Technologie. Er war früher tätig an der TU Dresden und anschließend beim Unternehmen Medtronic und ist heute selbstständiger Freiberufler und Berater sowie im Beirat der DDG-Arbeitsgemeinschaft „Diabetes und Technologie“.

Erschienen in: Diabetes-Anker, 2025; 73 (1/2) Seite 14-15