Die meisten Patienten mit Typ-1-Diabetes spritzen sich täglich Insulin. Das Hormon hilft ihrem Körper dabei, Zucker aus dem Blut aufzunehmen, und verhindert so, dass ihr Blutzuckerspiegel zu hoch wird. Wenn sie sich jedoch versehentlich zu viel Insulin spritzen, kann der Blutzuckerspiegel auch auf ein kritisches Niveau sinken. Die Patienten bekommen dann eine Hypoglykämie, die zu Verwirrtheit, Krampfanfällen, Koma und sogar zum Tod führen kann. In solchen Fällen hilft zuckerhaltiges Essen oder Glukagon als Gegenmittel. Dieses natürliche Peptid-Hormon aus der Bauchspeicheldrüse regt die Leber dazu an, Glukose in den Blutkreislauf freizusetzen, so dass der Blutzucker wieder steigt. Einige Diabetes-Patienten tragen für solche Notfälle Glukagon-Spritzen mit sich herum, die jedoch aufwendig zu füllen und bedienen sind.
Für viele Betroffene, insbesondere Kinder, ist es zudem nicht immer einfach zu wissen, wann sie sich in einem solchen kritischen Zustand befinden oder sie sind bereits zu verwirrt, um noch rechtzeitig zu handeln. „Einige Patienten können spüren, wenn sie einen niedrigen Blutzuckerspiegel bekommen, und etwas essen oder sich selbst Glukagon geben“, sagt Seniorautor Daniel Anderson vom Massachusetts Institute of Technology (MIT). „Aber einige sind sich nicht bewusst, dass sie hypoglykämisch sind. Dies ist auch ein Problem, wenn Patienten schlafen, da sie auf den Alarm des Glukosesensors angewiesen sind, um sie zu wecken, wenn der Zucker gefährlich niedrig fällt.“
Notfall-Reservoir unter der Haut
Ein Team um Anderson und seinen Kollegen Siddharth Krishnan hat daher nun ein neues Gerät entwickelt, das im Notfall auch automatisch Glukagon freisetzen kann. Der Apparat ist etwa so groß wie eine 50-Cent-Münze, wiegt weniger als zwei Gramm und kann unter die Haut implantiert werden. Er enthält je nach Prototyp entweder ein oder vier kleine Reservoire, die je mit einer Dosis pulverförmigem und zu einer Tablette gepresstem Glukagon gefüllt sind. Denn als Feststoff ist das Hormon stabiler und deutlich länger haltbar als in seiner flüssigen Form, wie das Team erklärt. Diese Notfalldosis wird freigesetzt, wenn ein Bauteil des Implantats im Körper der Patienten lokal auf 35 Grad Celsius oder mehr erhitzt wird. Denn dann verformt sich die Abdichtung des Reservoirs, die aus einer speziellen Nickel-Titan-Legierung besteht, innerhalb weniger Sekunden von einer flachen Platte zu einer gebogenen U-Form und gibt die darunterliegende Tablette frei. Eine Isolierung verhindert, dass dies versehentlich passiert. Eine solche lokale Erwärmung des Geräts tritt daher nicht von selbst ein.
Deswegen enthält das Gerät zusätzlich eine Antenne, die auf eine bestimmte, sehr hohe Frequenz reagiert. Durch diese drahtlose Fernsteuerung kann über eine Batterie im Apparat ein kleiner elektrischer Strom eingeschaltet werden, der gezielt die Legierung der Versiegelung erhitzt und verformt. So kann das Reservoir manuell geleert werden, wenn der Patient stark unterzuckert ist – oder auch automatisch. Dafür muss das Implantat lediglich mit einem Kontrollgerät gekoppelt werden, das kontinuierlich den Blutzuckerspiegel misst. „Die Technologie zur kontinuierlichen Glukoseüberwachung, die viele Patienten bereits verwenden, ist mit dieser Art von Geräten leicht zu verbinden“, berichtet Krishnan.
