Messung von Blutwerten bald ohne "Pieksen"
Chinesische Forscher revolutionieren Verfahren mit Terahertz-Wellen und Ultraschall-Detektion
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So wird künftig der Natriumspiegel im Blut gemessen (Illustration: Zhen Tian, tju.edu.cn) |
Tianjin (pte023/27.06.2025/11:30)
Mit Terahertz-Wellen und einem Gerät von Forschern der Tianjin-Universität um Zhen Tian, das Schallschwingungen detektiert, lässt sich künftig der Natriumspiegel im Blut nicht-invasiv überwachen - eine Blutabnahme entfällt. Der Natriumspiegel gibt Aufschluss über den Wasser- und Elektrolythaushalt des Körpers sowie den Säure-Basen-Haushalt.
Die genaue Messung dieses Parameters ist für die Diagnose und Behandlung von Dehydrierung, Nierenerkrankungen und bestimmten neurologischen und endokrinen Störungen unerlässlich und kann zudem helfen, den Verlauf einer Behandlung zu überwachen.
Terahertz-Wellen reichen nicht
Terahertz-Strahlung, die zwischen Mikrowellen und dem mittleren Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums liegt, ist ideal für biologische Anwendungen, da sie energiearm und gewebeschonend ist, weniger streut als Nahinfrarot- und sichtbares Licht und empfindlich auf strukturelle und funktionelle biologische Veränderungen reagiert.
"Für biomedizinische Anwendungen stand die Terahertz-Spektroskopie allerdings noch vor zwei zentralen Herausforderungen: der Detektion von anderen Molekülen als Wasser in komplexen biologischen Proben und der Durchdringung dicker Gewebeschichten, um eine Detektion im Körperinneren zu ermöglichen", so Zhen.
Ultraschallwellen durch Natrium
Dieses Problem hat das Team gelöst, indem es zusätzlich die bei der Anwendung der Terahertz-Technik entstehenden Schallwellen berücksichtigt. Sobald das Blut Terahertz-Wellen absorbiert, versetzen diese die mit Wassermolekülen im Blut verbundenen Natriumionen in Schwingung, wodurch Ultraschallwellen entstehen, die mit einem Ultraschallwandler erfasst werden. Dadurch wird ein stärkeres Signal als bei der optischen Detektion allein erzeugt.
In der Fachzeitschrift "Optica" beschreiben die Forscher ihr neues multispektrales Terahertz-Optoakustiksystem und zeigen, dass es sich für die nichtinvasive Langzeitüberwachung der Natriumkonzentration in lebenden Mäusen einsetzen lässt. Vorläufige Tests mit freiwilligen Probanden seien ebenfalls vielversprechend gewesen.
"Die Echtzeit-Natriummessungen könnten genutzt werden, um Ungleichgewichte bei kritischen Patienten sicher zu korrigieren und gleichzeitig gefährliche neurologische Komplikationen zu vermeiden, die bei schnellen Natriumschwankungen auftreten können", sagt der Optoelektroniker.
Die Messungen werden am Ohrläppchen oder an den Adern auf dem Handrücken durchgeführt. Derzeit muss die Haut noch auf eine Temperatur von acht Grad Celsius heruntergekühlt werden, um Störsignale zu vermeiden. Jetzt arbeitet das Team daran, die Messungen bei normaler Hauttemperatur durchführen zu können.
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