Neuer Ansatz gegen Diabetes: Elektronik statt Medikament

Weltweit leiden immer mehr Menschen an Diabetes Typ 2. Im Gegensatz zu Typ 1 entwickelt sich diese Form häufig aus einer Kombination von Überernährung, Übergewicht und Bewegungsmangel. Zwar vermögen Medikamente oder Insulininjektionen den Blutzucker wirksam zu senken. Das Insulin sorgt aber lediglich dafür, dass die Muskelzellen den Zucker in Form von Glukose im Blut aufnehmen. Das Problem der überschüssigen Energie bleibt bestehen: Wenn der Körper diese Energie nicht verbraucht, speichert er sie in Form von Fett. Die Folge: Viele Betroffene nehmen trotz Behandlung weiter zu.

 

Elektronik statt biologische Moleküle

Das Team um Martin Fussenegger, Professor am Departement Biosysteme der ETH Zürich in Basel, hat nun einen neuen Ansatz gefunden, dieses Problem möglicherweise zu lösen: Es entwickelte einen elektrischen, implantierbaren Katalysator, der Zucker im Blut abbauen kann.

Bereits in früheren Jahren haben die Forscher versucht, Diabetes über Blutzucker abbauende Systeme zu bekämpfen. Für solche Ansätze werden biologische Komponenten benötigt, was problematisch ist, da diese hinsichtlich Immunverträglichkeit, Stabilität, Herstellung und Zulassung zusätzliche Anforderungen mit sich bringen.

 

 

Glukose wird in Glukonat umgewandelt

Ganz anders funktioniert das neue System: Das elektronische Implantat besteht nur aus anorganischen Materialien wie etwa Graphitfilz, der mit nanometergrossen Goldflocken und noch kleineren Platinpartikeln versehen ist. Laut Fussenegger sind sämtliche Materialien biokompatibel. Zudem enthält das Implantat eine elektronische Steuereinheit in einem 3D-gedruckten Gehäuse.

Über einen geschlossenen Regelkreis wird der implantierte Katalysator angesteuert. Ein Blutzuckersensor am Oberarm misst kontinuierlich den Glukosewert im Gewebe. Steigt dieser nach einer Mahlzeit zu stark an, sendet der Sensor via Bluetooth ein Signal an ein Smartphone oder eine Smartwatch. Darauf schaltet das Gerät den Katalysator ein, der mithilfe elektrischer Energie überschüssige Glukose im Blut in Glukonat umwandelt. Dieses wird mit dem Urin ausgeschieden und verhindert so, dass überschüssige Glukose im Gewebe aufgenommen und gespeichert wird. Sobald der gewünschte Blutzuckerspiegel erreicht ist, schaltet sich das Gerät automatisch ab. Das schützt Betroffene auch vor einer gefährlichen Unterzuckerung.

 

Tests auch bei Mäusen erfolgreich

Im Labor testeten die Forscher den Katalysator an einer glukosehaltigen Nährlösung von fünf Litern. Das entspricht etwa dem Blutvolumen eines Erwachsenen. Dabei zeigte sich: Auch in Anbetracht einer solchen Flüssigkeitsmenge ist der Katalysator leistungsfähig genug, um Glukose abzubauen. Ebenso erfolgreich verliefen Tests an Mäusen mit Typ-2-Diabetes. Ihr Blutzuckerspiegel liess sich gezielt regulieren und die Mäuse verloren sogar an Gewicht. In einer Medienmitteilung der ETH Zürich sagt Fussenegger: «Das System arbeitet mit einer sehr niedrigen Spannung, und unsere Experimente haben gezeigt, dass weder elektrische noch thermische Effekte zu Gewebeschäden führen.» Ob sich das System auf den menschlichen Organismus übertragen lässt, wird sich erst weisen. Entsprechende Tests stehen noch aus.

Trotzdem ist der ETH-Professor von dem neuen Ansatz überzeugt: «Seit Jahrzehnten behandeln wir Diabetes, indem wir dem Körper vorgeben, wie er mit Glukose umgehen soll. Jetzt zeigen wir, dass wir die Glukose direkt kontrollieren können, und zwar mit Elektronik statt mit Medikamenten.»