Die Mitnehmlabore

16. August 2016
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Forscher entwickeln Gadgets, die Smartphones in Mini-Labore oder Mikroskope verwandeln – die passende App liefert gleich die Diagnose. Das bietet Ärzten in Gegenden mit schwacher Infrastruktur ganz neue Möglichkeiten.

In modernen Mobiltelefonen steckt mehr als Facebook, WhatsApp & Co. Zusammen mit Gadgets entstehen tragbare, medizinische Labors: eine wertvolle Hilfe für Ärzte in schlecht entwickelten Gegenden. Doch von Smartphone-Tools oder innovativen Papierstreifen profitieren nicht nur Menschen in Entwicklungsländern. Vielmehr haben Patienten selbst die Möglichkeit, gewisse Untersuchungen durchzuführen oder in Auftrag zu geben. Einige Projekte im Überblick:

ELISA to go

Infektionen mit HIV oder Syphilis kommen häufig vor, doch handelsübliche ELISA-Testgeräte kosten rund 20.000 Euro, benötigen Strom, Chemikalien und geschultes Personal. Sie kommen für medizinisch unterversorgte Gegenden nicht infrage. Samuel K. Sia von der Columbia University, New York, war um eine Idee nicht verlegen. Er entwickelte ein miniaturisiertes „Lab-on-a-chip“-System mit ähnlichen Farbreaktionen wie beim ELISA-Test.

Das Smartphone spielt seine Stärken gleich mehrfach aus. Es liefert über die Kopfhörerbuchse Strom. Gleichzeitig führt eine App durch den diagnostischen Prozess und hilft, Ergebnisse zu erfassen. Das kleine Programm fordert Anwender auf, eine Patientennummer zu vergeben und einen Kolben zu betätigen, um Blut in das „Lab-on-a-chip“-System zu ziehen. Nach 15 Minuten erscheinen im Smartphone-Display die Ergebnisse unmissverständlich als „positiv“ oder „negativ“.

Sias System kam bei Feldtests in Ruanda auf eine Sensitivität von 92 bis 100 Prozent und eine Spezifität von 79 bis 100 Prozent. Bereits nach 30 Minuten liegen die Ergebnisse vor. Beim konventionellen Weg sind Blutproben tagelang unterwegs, und die Ergebnisse gibt es erst nach mehreren Wochen. Samuel K. Sia benötigte nur 30 Minuten, um Health Workers einzuarbeiten. Er hofft, mit dem neuen Tool wären flächendeckende Screenings möglich.

Auch in diagnostischen Labors machen sich Smartphone-gestützte ELISA-Tests breit. Per 3D-Druck stellten Forscher der University of California, Los Angeles (ULCA), ein Lesegerät für ELISA-Platten her. Die eigens entwickelte App überträgt Signale an ULCA-Server. Nach der Auswertung wandern Resultate wieder an die App. Ihr Gadget eignet sich mehr für Kliniken oder Arztpraxen, die auf grundlegende Infrastrukturen zugreifen.

Smarter mikroskopieren

Daniel A. Fletcher von der University of California (UC), Berkeley, präsentiert zusammen mit Kollegen ein innovatives Mikroskop für Smartphones. Sein Ziel ist, Pharmakotherapien mit Ivermectin sicherer zu machen.

Zum Hintergrund: Ärzte verordnen den Arzneistoff bei Infektionen mit unterschiedlichen Endoparasiten. Liegen Koinfektionen mit dem Loa Loa, dem Augenwurm, vor, darf Ivermectin nicht abgegeben werden. Durch das massive Absterben von Mikrofilarien treten schwere Komplikationen auf. Bei extrem hoher Mikrofilariämie sind Enzephalopatien mit Todesfolge beschrieben worden.

Fletcher entwickelte nicht nur ein Mikroskop für Smartphones. Eine App stellt nach eigens entwickelten Algorithmen die Diagnose, inklusive quantitativer Auswertung von Erregern. Sein Ziel war, Health Workers ein Tool an die Hand zu geben, mit dem sie ohne die Expertise eines Tropenmediziners Loa Loa nachweisen. Das geht so: Mikrofilarien bewegen sich nach der Blutentnahme weiter, Blutzellen aber nicht. Das Mikroskop fertigt eine Reihe von Fotos an und wertet aus, welche Bestandteile ihre Raumkoordinaten verändert haben.

In einer Pilotstudie mit 33 Personen erkannte das System Loa Loa zuverlässig. Aufgrund der robusten, kompakten Bauweise hält Daniel A. Fletcher den Einsatz in abgelegenen Regionen West- und Zentralafrikas für möglich. Er schätzt, dass mit einem Gerät bis zu 200 Untersuchungen pro Tag durchgeführt werden könnten.

Vom Papier ins Labor

Bleibt als Fazit, dass sich momentan nicht alle Immunoassays ohne ein diagnostisches Labor ausführen lassen. Aber auch für diesen Fall haben Wissenschaftler um Abraham K. Badu-Tawiah, Ohio State University, Columbus, praxistaugliche Lösungen entwickelt. Sie arbeiten mit Papiersorten, die mikroskopisch kleine Kanäle enthalten. Bereits normale Filterpapiere oder Materialien zur Papierchromatographie eignen sich. Anschließend tragen sie mit einem handelsüblichen Tintenstrahldrucker Wachs auf. Die hydrophobe Schicht bildet mikroskopische Kammern, um Bluttropfen zu schützen.

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© The Ohio State University

Nachdem etwas Blut entnommen und aufgesaugt wurde, geht ein Papierstreifen im Briefumschlag an das diagnostische Labor. Badu-Tawiah zufolge machen Hitze, Trockenheit oder lange Liegezeiten den Proben nichts aus, was an einem besonderen Nachweisverfahren liegt.

Chemiker haben spezielle Antikörper entwickelt, um krankheitsrelevante Biomarker zu detektieren. Als Beispiel wählten sie das Plasmodium falciparum Histidine-Rich Protein 2 (PfHRP-2), ein Marker auf Malaria. Hinzu kam das Cancer-Antigen 125 (CA-125). Dieser Tumormarker tritt vor allem beim Ovarialkarzinom in Erscheinung. Bei etlichen anderen Tumoren tritt das Carcinoembryonale Antigen (CEA) in Erscheinung.

Gegen diese Proteine wurden Antikörper entwickelt. Sie tragen kleine, geladene Moleküle als Sonden, um im Massenspektrometer ein spezifisches Signal zu liefern. Tests unter widrigen Umständen gelingen in allen Fällen.

62 Wertungen (4.42 ø)

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3 Kommentare:

Christoph Boerner
Christoph Boerner

Die gibt es schon werden nur nicht verkauft weil die Krankenkassen etwas dagegen haben ! Oraquick HIV Test in home…
http://www.oraquick.com/What-is-OraQuick/OraQuick-In-Home-HIV-Test

wäre ja fatal wenn man den Test positiv hat, sich privat versichert und dann erst offiziell den Test macht ;)

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Dr med Patricia Christoph
Dr med Patricia Christoph

Wo können sich Interessenten melden?

#2 |
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Medizinisch-Technischer Assistent

Ne wirklich gute Idee, der eine große Verbreitung in Entwicklungsländern zu wünschen wäre. Wenn es so funktioniert wie beschrieben, wäre es für diese Länder ein riesen Fortschritt

#1 |
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