Neue Sensortechnologie für eine gesündere Zukunft für alle
Über das Projekt RSENSE(öffnet in neuem Fenster) sollten kritische Lücken im Gesundheitswesen und in der Umweltüberwachung geschlossen werden, indem tragbare optoakustische Sensoren(öffnet in neuem Fenster) (sPROPT) entwickelt werden. „Das zugrundeliegende Konzept der optoakustischen Sensorik ist recht einfach“, erklärt der RSENSE-Koordinator Vasilis Ntziachristos von der Technischen Universität München(öffnet in neuem Fenster). „‚Optisch‘ bezieht sich auf die Beleuchtung mit Licht, während ‚akustisch‘ die Erzeugung und Erkennung von Schall bedeutet.“ Wenn Lichtimpulse einen bestimmten Bereich des Körpers erreichen, kommt es zu einer leichten Erwärmung, die eine vorübergehende Ausdehnung und Kontraktion bewirkt. Diese Fluktuation erzeugt Schallwellen, vor allem im Ultraschallfrequenzbereich, die das menschliche Ohr nicht wahrnehmen kann. Werden diese Schallwellen erfasst und verarbeitet, können Eigenschaften wie Zusammensetzung, Struktur oder Konzentration von Stoffen bestimmt werden. Mögliche Anwendungen sind der biomedizinische Bereich, die Umweltüberwachung und die Werkstoffcharakterisierung.
Krankheits- und Umweltüberwachung verbessern
Der Fokus im RSENSE-Projekt lag auf einer besseren Krankheits- und Umweltüberwachung mit sPROPT-Verfahren. Dabei ging es um den Entwurf, die Entwicklung, die Prüfung und die Validierung von miniaturisierten, kostengünstigen Sensoren für das Gesundheitswesen und die Umweltüberwachung. Das Projektteam kombinierte modernste optoakustische Laserdioden- und Detektionstechnologien, um diese kompakten und dennoch hochempfindlichen Systeme zu schaffen. Mehrere Partner steuerten Fachwissen in Bereichen wie Elektronik, Werkstoffkunde und Datenanalyse bei. Die Forschungs- und Testarbeiten fanden in verschiedenen Einrichtungen statt, darunter in Labor- und realen Umgebungen. Zu den Praxistests gehörten Anwendungen der Umweltsensoren in Fahrzeugen und auf See. Die medizinischen Prototypen wurden an Testmodellen, Mäusen und gesunden Freiwilligen validiert.
Kostengünstige sPROPT-Sensorprototypen
Die RSENSE-Forschenden entwickelten erfolgreich zwei miniaturisierte sPROPT-Prototypen. Mit dem ersten, einem medizinischen Sensor, wurden mikrovaskuläre Veränderungen überwacht und das Fortschreiten von Krankheiten vorhergesagt. Dadurch könnte eine frühere Diagnose von Herz-Kreislauf- und Stoffwechselkrankheiten möglich sein. Die derzeitigen Methoden zur Überwachung von Krankheiten wie Diabetes sind invasiv und sind oft ungeeignet, um frühe Krankheitsstadien zu erkennen und Krankheitsverläufe/Komplikationen zu verfolgen. „Das RSENSE-Projekt stellt einen wichtigen Beitrag zur Förderung des Konzepts der Krankheitsfrüherkennung und der präventiven Versorgung dar“, sagt Ntziachristos. „Dies könnte dazu beitragen, die Gesundheitskosten zu senken und den Zugang zur medizinischen Versorgung zu verbessern, insbesondere in unterversorgten Gebieten.“ Mit dem zweiten Prototyp, einem Umweltsensor, wurde Ruß(öffnet in neuem Fenster) (Black Carbon, BC, ein durch unvollständige Verbrennung verursachter Schadstoff) in Echtzeit erkannt. In der Umweltüberwachung mangelte es bisher an mobilen und genauen Echtzeitmessungen von Schadstoffemissionen wie Ruß aus Fahrzeugen und Schiffen. Der Umweltsensor von RSENSE entspricht den Bestimmungen der Luftqualitätsrichtlinie zur systematischen Überwachung von Ruß und zur Behebung kritischer Lücken in der Emissionsmesstechnik. Das bedeutet einen Schritt in Richtung sauberer Luft für alle.
Technologie zur Marktreife bringen
Die medizinischen und die Umweltsensoren werden über Ausgründungen kommerzialisiert. Der medizinische Sensor wird über SPEAR UG(öffnet in neuem Fenster) und der Umweltsensor über Maurus OY(öffnet in neuem Fenster) vermarktet. „Wir beantragen derzeit eine Anschlussfinanzierung, um unsere Technologie zur Marktreife zu bringen“, fügt Ntziachristos hinzu. Das Projektteam hofft, dass diese Arbeit langfristige technologische Innovation und gesellschaftliche Wirkung herbeiführen wird. „Insgesamt hoffen wir, den Zugang zur Gesundheitsversorgung und die Umweltüberwachung zu verbessern und so eine gesündere und gerechtere Zukunft zu fördern“, so Ntziachristos. „Außerdem hoffen wir, dass wir dazu beigetragen haben, die EU als führend in der optoakustischen Sensortechnologie zu etablieren. Das stärkt die europäische Autonomie in den Bereichen Gesundheitswesen und Umweltüberwachung.“
