Aceton ist ein Nebenprodukt des Fettstoffwechsels. Es wird über die Lunge ausgeatmet und entsteht, wenn der Körper Fett anstelle von Kohlenhydraten verbrennt. Forschende der ETH Zürich haben ein Atemtestgerät entwickelt, das Aceton in der Atemluft mit hoher Präzision messen kann. Das Gerät ähnelt den Alkoholtestgeräten, die von der Polizei bei Verkehrskontrollen eingesetzt werden. Da es über eine Smartphone-App zuverlässig bedient werden kann, ermöglicht es interessierten Menschen die Überwachung ihres Fettstoffwechsels ohne Bluttests oder medizinisches Personal. Auf diese Weise könnten in Zukunft Diäten, Diabetes, Behandlungen bei Stoffwechselerkrankungen oder ketogene Therapien, die beispielsweise zur Behandlung von Epilepsie eingesetzt werden, besser überwacht werden.
Sichere Messresultate ohne Labor?
In einer Validierungsstudie mit zwölf erwachsenen Personen zogen die Forschenden 312 Atemmessungen zu einem Vergleich heran. Diese wurden mit dem neuen Messgerät, über Bluttests und mit einem hochpräzisen Massenspektrometer durchgeführt – unter verschiedenen Stoffwechselszenarien: leichte bzw. intensive körperliche Betätigungen und verschiedene Diäten. Die Ergebnisse des Handgeräts seien deckungsgleich mit den Laborwerten gewesen. Zudem habe das Messgerät über Monate hinweg zuverlässige Resultate geliefert.
Das neu entwickelte Gerät basiert auf einer Sensortechnologie, deren Entwicklung vor über zehn Jahren an der ETH Zürich begann. Die bislang verfügbaren Atem-Aceton-Geräte lieferten nur begrenzt reproduzierbare Messungen. Zudem wiesen sie nur ausgeprägte Stoffwechselveränderungen nach und reagierten nicht ausschließlich auf Aceton, sondern auf andere Komponenten in der Atemluft, die beim Essen oder Trinken entstehen. Deshalb entwickelten die Forschenden einen Filter, der störende Moleküle blockiert. „Das Gerät misst das Ausatemvolumen und nimmt erst nach einer gewissen Zeit eine Probe, die tief aus der Lunge kommt. Sonst würde jede Messung etwas anders ausfallen“, sagt Erstautorin Simone Hersberger. Für sichere Messergebnisse werden die Geräte kalibriert und auf das Lungenvolumen der Nutzer eingestellt.
Praktische Anwendungsbeispiele
„Bei Diäten gibt es keine Faustregel, die für alle Menschen funktioniert. Idealerweise sollte man sich individuell überwachen, um zu sehen, wie der eigene Stoffwechsel reagiert“, erklärt Andreas Güntner, Professor für Sensorik am Department für Maschinenbau und Verfahrenstechnik der ETH Zürich. „Dazu braucht es Methoden, die ähnlich wie die Blutzuckermessungen für Diabetiker selbständig durchgeführt werden können und zuverlässige Resultate liefern.“ Güntners Forschungsgruppe hat das Messgerät zusammen mit dem Spin-off Alivion entwickelt und mit dem Universitätsspital Zürich auf seine Zuverlässigkeit überprüft.
„Wir konnten nachweisen, dass unser Gerät geringfügige Unterschiede im Fettstoffwechsel präzise und zuverlässig erkennt“, sagt ETH-Doktorandin Hersberger. Weitere Studien sollen nun zeigen, ob das Gerät helfen kann, Therapien bei Stoffwechselerkrankungen zu personalisieren. Zusammen mit dem Kinderspital Zürich prüfen die Forschenden derzeit, ob das Handgerät Kindern mit Epilepsie unterstützen kann, ihre ketogene Diät besser zu überwachen. Andere Anwendungsfelder sind die Überwachung und Optimierung von medizinischen Diäten oder von GLP-1-Terapien mit einer „Abnehmspritze“. Auch Anwendungen im Breitensport stehen zur Diskussion.
Das Gerät ist unter dem Namen „Nutrion“ verfügbar, hergestellt durch das ETH-Spin-off Alivion AG. Aktuell wird Nutrion in internationalen Forschungsstudien und medizinischen Einrichtungen eingesetzt. Finanziell unterstützt wurde die bisherige Arbeit durch Innosuisse, die Vontobel Stiftung und die Stiftung Accentus. Für die weitere Skalierung und die Erschließung zusätzlicher Anwendungsfelder sucht Alivion weitere Industriepartner und Investoren.
Quelle: ETH
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