Skalpell könnte als Biochemie-Labor dienen
/ KTM-Redaktion / Forschung
Das Skalpell der Zukunft, an dem Forscher der Prager Universität für Chemie und Technologie um Zdeněk Sofer arbeiten, liefert Chirurgen noch während der OP in Echtzeit biochemische Daten, die für den Erfolg des Eingriffs entscheidend sein können. Die Infos erfasst ein biochemisches Miniaturlabor. Vorerst liefert das ‚Labor im Skalpell‘, bei dem ein Sensor in den Griff des Instruments integriert ist, den Gehalt an Adrenalin im Blut des Patienten. Adrenalin ist eines der wichtigsten Hormone, die während einer chirurgischen Operation überwacht werden müssen, da seine plötzlichen Konzentrationsschwankungen auf eine übermäßige Belastung der Körperfunktionen hinweisen. Dieses Stresshormon wird auch eingesetzt, um die lokale Betäubung zu unterstützen und Blutungen zu minimieren.
Umweg über Labor entfällt
Bei OP lassen sich oft entscheidende Infos über biochemische Blutinhaltsstoffe wie Adrenalin nur mit Zeitverzögerung gewinnen. Die Probe muss ins Labor gebracht und dort analysiert werden. Diese Verspätung kann den Patienten im Extremfall das Leben kosten. Während invasiver Eingriffe kann sich das biochemische Profil eines Patienten schnell ändern, was fatale Folgen haben kann. Das neuartige Skalpell soll Abhilfe schaffen. Die Herstellungskosten des Sensors, den die Forscherentwickelt haben, sollen bei nur umgerechnet 40 Euro-Cent pro Stück liegen.
Der neue Sensor wird komplett im 3D-Druck hergestellt. Er ist so klein, dass er sich problemlos in den Griff des Skalpells integrieren lässt und besteht aus einer Kombination von Polymilchsäure und leitfähigen Kohlenstoff-Nanomaterialien. Erstere wird als Isolator zwischen den beiden leitfähigen Elektroden eingesetzt. Adrenalin verändert die elektrischen Eigenschaften der Kondensatoranordnung, die ein Maß für die Konzentration des Hormons sind.
Optimale Infos für Chirurgen
Das Team hat die Ergebnisse des Sensors mit denen einer klassischen Analyse im Labor verglichen und festgestellt, dass die Übereinstimmung der ermittelten Werte sehr gut ist. „Während eines kritischen Eingriffs ist das Warten auf einen Laborbericht ein Luxus, den man sich nicht leisten kann. Wir wollten ein multifunktionales Werkzeug entwickeln, das die Anzahl der Instrumente im OP-Saal minimiert und die Menge an verwertbaren Infos für den Chirurgen maximiert. Wir haben gezeigt, dass das möglich ist“, so Sofer.
Jetzt will das Team den Sensor so modifizieren, dass er auch andere biochemische Inhaltsstoffe erkennt und deren Konzentration anzeigen kann. Sofer denkt dabei an die Echtzeit-Überwachung wichtiger Metaboliten, Ionen und pH-Werte, was zu einer verbesserten Entscheidungsfindung bei zeitkritischen onkologischen Eingriffen und Notfalloperationen führen könnte.
