Überschüssige Kohlenhydrate erzeugen Strom im Körper
Schweizer Forscher haben eine Brennstoffzelle entwickelt, die unter der Haut Blutzucker aus dem Körper in elektrische Energie umwandelt. Diese Energie wird dazu genutzt, die Zellen zu stimulieren, so dass sie Insulin produzieren und ins Blut abgeben. Außerdem ist noch so viel Energie übrig, um das Ganze mit einem Smartphone zu überwachen und bei Bedarf einzugreifen. Nun wird ein Industriepartner gesucht.
Insulinpumpen oder Herzschrittmacher werden derzeit mit Strom von außen versorgt. Ein Forscherteam um Prof. Dr. Martin Fussenegger vom Departement Biosysteme der ETH Zürich in Basel hat nun eine implantierbare Brennstoffzelle entwickelt, die überschüssigen Blutzucker (Glukose) aus dem Gewebe nutzt, um daraus elektrische Energie zu erzeugen. Die Brennstoffzelle wiederum kombinierte die Forschergruppe mit bereits vor einigen Jahren von ihr entwickelten künstlichen Beta-Zellen, die wie ihre natürlichen Vorbilder in der Bauchspeicheldrüse Insulin produzieren und den Blutzuckerspiegel wirksam senken.
Kernstück der Brennstoffzelle ist eine Anode (Elektrode) aus kupferbasierten Nanopartikeln. Diese spaltet Glukose in Glukonsäure und ein Proton auf. Es entsteht Strom. Die Brennstoffzelle steckt in einem Vlies, das mit einem für medizinische Anwendungen zugelassenen Algenprodukt ummantelt ist. Das Alginat saugt sich mit Körperflüssigkeit voll und lässt Glukose aus dem Gewebe in die Brennstoffzelle.
Anschließend wurde die Brennstoffzelle mit einer Kapsel gekoppelt, die künstliche Beta-Zellen enthält. Diese können mit elektrischem Strom oder blauem LED-Licht dazu angeregt werden, Insulin zu produzieren und auszuschütten.
Sobald die Brennstoffzelle einen Glukoseüberschuss registriert, springt die Stromproduktion an. Die elektrische Energie regt die Zellen zur Insulinproduktion an. Der Blutzuckerspiegel sinkt auf ein normales Maß. Fällt er unter einen bestimmten Schwellenwert, stoppt die Strom- und damit die Insulinproduktion.
Diabetesbehandlung per App
Die Brennstoffzelle liefert außerdem so viel Energie, dass das implantierte System mit externen Geräten wie einem Smartphone kommunizieren kann. Nutzer können das System über eine entsprechende App justieren. Dem behandelnden Arzt ist es möglich, aus der Ferne darauf zuzugreifen und Anpassungen vorzunehmen. „Das neue System reguliert den Insulinpegel und damit den Blutzuckerstand autonom und könnte künftig zur Diabetesbehandlung eingesetzt werden“, betont Fussenegger.
Industriepartner gesucht
Allerdings ist das vorliegende System erst ein Prototyp. Der Test im Mausmodell war zwar erfolgreich, aber: „Ein solches Gerät zur Marktreife zu bringen, übersteigt unsere finanziellen und personellen Mittel bei Weitem“, so Fussenegger. Gefragt sei deshalb ein Industriepartner, der über entsprechende Mittel und Know-how verfüge.
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CureVac N.V.
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