Implantierbares Gerät in Zürich wandelt überschüssige Glukose in Gluconat um und reguliert Blutzucker bei Mäusen

Forscher an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zurich) haben ein implantierbares Gerät vorgestellt, das einen elektrochemisch wirkenden Katalysator nutzt, um überschüssige Glukose im Blut in eine Substanz namens Gluconat zu verwandeln, die von der Niere mit dem Urin ausgeschieden wird. Ziel ist die Entwicklung einer neuen Behandlungsoption für Patienten mit Typ-2-Diabetes, der häufig mit Übergewicht und Bewegungsmangel einhergeht.

Das System basiert auf drei Hauptkomponenten: einem nano-katalytischen, chemisch-elektrischen Katalysator, einer elektronischen Steuerungseinheit zur Betriebsführung und einem kabellosen Energiesystem, das den Betrieb ohne feste Stromzufuhr ermöglicht. Die Forscher gaben an, dass der Katalysator aus Grafit, Gold und Platin besteht und nicht auf Zellen, Enzyme oder biologische Komponenten angewiesen ist.

Das implantierbare Gerät ist mit einem Sensor verbunden, der den Glukosespiegel überwacht – ähnlich den Sensoren, die Diabetespatienten am Oberarm tragen. Steigt der Blutzucker nach einer Mahlzeit an, sendet der Sensor ein Signal per Bluetooth an ein Smartphone oder eine Smartwatch, um den Katalysator zu aktivieren und die Umwandlung zu starten. Das Gerät schaltet sich automatisch ab, sobald die Werte wieder im Zielbereich liegen, um das Risiko einer ausgeprägten Unterzuckerung zu verringern.

Das Team testete das Gerät zunächst im Labor und anschließend an Mäusen mit Diabetes; die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht. In den Experimenten gelang es dem Katalysator, Glukose in fünf Litern einer Laborlösung umzuwandeln – ein Volumen, das in etwa dem Blutvolumen des menschlichen Körpers entspricht – und das Gerät trug zur Regulierung des Blutzuckerspiegels bei den Mäusen bei. Während des Versuchs wurde außerdem ein Gewichtsverlust bei den Tieren beobachtet.

Die Versuche zeigten zudem, dass das Gerät über einen Zeitraum von sechs Wochen zuverlässig arbeitete und von den Tieren gut vertragen wurde; es gab keine Hinweise auf Gewebeschäden durch elektrische oder thermische Effekte. Martin Fussenegger, der Leiter der Forschergruppe, bestätigte, dass der Betrieb mit sehr niedriger elektrischer Spannung erfolgt. Er wies darauf hin, dass das Gerät bislang nicht am Menschen getestet wurde.

Die Forscher sehen in der Technik den möglichen Weg zu einer neuen Therapie, die auf direkter elektronischer Kontrolle des Glukosespiegels beruht, statt ausschließlich auf Medikamenten. Sie betonen, dass viele der elektronischen Komponenten und kabellosen Energiesysteme kommerziell verfügbar sind, was die Weiterentwicklung in Zukunft erleichtern könnte.

Das Team arbeitet derzeit daran, den Prototyp zu einem nutzbaren Medizinprodukt weiterzuentwickeln. Vor einer Zulassung als Therapie für Diabetespatienten sind jedoch weitere Studien nötig, um die Sicherheit und Wirksamkeit beim Menschen zu bewerten sowie das Potenzial zur Blutzuckerregelung und Gewichtsreduktion zu klären.