Wie das Deutsche Ärzteblatt berichtet, ist es Wissenschaftlern der Christian-Albrechts-Universität in Kiel gelungen, zusammen mit Wissenschaftlern der Abteilung Biomedizintechnik der Technischen Universität Moldawien, per 3D-Druck Sensoren herzustellen, mit denen die Konzentration von Acetongas sehr genau gemessen werden kann.

In dem Fachmagazin Nano Energy erläutern die Autoren, dass sich ihre Entwicklung auch für eine industrielle Fertigung für Patienten mit Diabetes eignen würde. Angedacht ist ein Atemtest zu Messung von Aceton, da diese chemische Verbindung mit der Höhe des Blutzuckerspiegels korreliert.

Bei der Herstellung verwenden die Forscher ein „Direct Ink Writing“-Verfahren. „Um die besondere Struktur zu erreichen, erhitzen wir einfache Mikropartikel aus Metall bis sich auf ihnen die zahlreichen feinen Spitzen bilden. Mit einer speziell entwickelten Tinte können wir diese Partikel per 3D-Drucker auf verschiedene Oberflächen präzise auftragen“, erklärte Leonard Siebert aus Kiel das Verfahren.

Messung in normaler Umgebungsluft

Das in der Studie vorgestellte automatisierte 3D-Druckverfahren lässt sich an normaler Umgebungsluft durchführen. Dabei entstehen in wenigen Minuten mehrere Sensoren gleichzeitig, wofür es in Reinräumen bisher ein paar Stunden brauchte. Für die Partikel können verschiedene Ausgangsmaterialien verwendet und angepasst werden, je nachdem welches Gas der Sensor später detektieren soll.

In diesen zahlreichen Spitzen von nur etwa 20 Nanometern Durchmesser verfangen sich Moleküle von Gasen wie Aceton besonders leicht. Sie verändern dabei den elektrischen Widerstand des Sensors und lösen deutlich messbare Signale aus.

In Zukunft tragbare Atemtests vorstellbar

Das könnte einen zukünftigen Einsatz der Sensoren in mobilen, tragbaren Atemtests für Diabetiker ermöglichen, hoffen die Autoren. Statt ihren Blutzuckerwert über einen Stich in den Finger zu ermitteln, könnten Menschen mit Diabetes dann den Acetongehalt in ihrem Atem messen.
 
Das Stoffwechselprodukt Aceton entsteht bei einem Mangel an Insulin und wird über den Atem abgegeben. Die hochempfindlichen Sensoren konnten Acetonwerte von bis unter einem Partikel pro Millionen Luftteilchen feststellen. Der Acetongehalt von Typ-1- und Typ-2-Diabetikern liegt deutlich über diesem Wert.