In Kürze
- Forschende der ETH Zürich haben ein Gerät entwickelt, dass den Aceton-Gehalt der Atemluft präzise nachweisen kann, wie ein Massenspektrometer. Aceton entsteht, wenn der Körper Fett verbrennt.
- Dank einer Smartphone-App, die den Proband:innen in Echtzeit Anleitungen gibt, kann das Handgerät auch von Laien zuverlässig bedient werden.
- In Zukunft sollen so Diäten und Therapien bei Stoffwechselkrankheiten genauer überwacht und personalisiert werden können.
Aceton ist ein Nebenprodukt des Fettstoffwechsels, das über die Lunge ausgeatmet wird. Es entsteht, wenn der Körper Fett anstelle von Kohlenhydraten wie Zucker verbrennt. Forschende der ETH Zürich haben ein Atemtestgerät entwickelt, das Aceton in der Atemluft mit hoher Präzision messen kann. Das Gerät erinnert stark an die Alkoholtestgeräte, die von der Polizei bei Verkehrskontrollen eingesetzt werden und kann im Zusammenspiel mit einer Smartphone-App von Laien zuverlässig bedient werden. So können Menschen ihren Fettstoffwechsel ohne professionelle Unterstützung und ohne Bluttests überwachen. Dies könnte in Zukunft die Möglichkeit eröffnen, Diäten oder Behandlungen bei Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes sowie bei ketogenen Therapien, die beispielsweise zur Behandlung von Epilepsie eingesetzt werden, genauer zu überwachen und auf einzelne Patient:innen abzustimmen.
«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 ETH Spin-off Alivion entwickelt und mit dem Universitätsspital Zürich auf seine Zuverlässigkeit überprüft.
Der Atem-Aceton-Analysator Nutrion wird über eine Smartphone-App bedient und ermöglicht die selbstständige Messung von Atemaceton als Biomarker des Fettstoffwechsels. (Bild: Alivion AG)
Präzise Messresultate ausserhalb des Labors
In einer Validierungsstudie mit zwölf erwachsenen Personen verglichen die Forschenden 312 Atemmessungen, die mit dem neuen Messgerät durchgeführt wurden, sowohl mit Bluttests als auch mit einem hochpräzisen Massenspektrometer – dem analytischen Goldstandard. Die Messungen erfolgten unter verschiedenen Stoffwechselszenarien: Unter leichter und intensiver körperlicher Betätigung und mit verschiedenen Diäten. Es zeigte sich, dass sich die Ergebnisse des Handgeräts praktisch deckungsgleich sind, mit jenen aus dem Labor. Zudem lieferte das neue Messgerät über Monate hinweg zuverlässige Resultate.
Im Kern basiert das nun getestete Handgerät auf einer Sensortechnologie, deren Entwicklung vor über 10 Jahren an der ETH Zürich begann und die 2017 erstmals vorgestellt wurde. Bereits damals konnten Güntner und seine Mitautor:innen nachweisen, dass die von ihnen entwickelten Gassensoren so empfindlich sind, dass sie einzelne Aceton-Moleküle unter hundert Millionen anderen Molekülen nachweisen können.