FiberSense-Technologie

Kontinuierliche Blutzuckermessung

Kontinuierliche Blutzuckermessung bietet dem Patienten Sicherheit und Komfort. Sie verringert die Häufigkeit gefährlicher Episoden von Unterzucker und weiterer Folgeerkrankungen von Diabetes. Seit Ende 2016 sind sie in den Leistungskatalog der Krankenkassen aufgenommen.

Das FiberSense-System der EyeSense-GmbH misst den Zucker nicht im Blut, sondern schmerzfrei und zuverlässig in der Gewebeflüssigkeit unter der Haut. Die Messung erfolgt durch einen miniaturisierten Faseroptik-Sensor, der am Arm oder am Bauch getragen wird und die Blutzucker-Informationen drahtlos an das Smart-Phone oder ein Lesegerät weiterleitet.

Am Smartphone oder Lesegerät kann der Patient den aktuellen Wert und den Trend (steigend/fallend) oder in einer Grafik den Verlauf sehen.

Konzept

Die FiberSense-Technologie basiert auf einem optischen Glukosesensor, der an der Spitze einer dünnen lichtleitenden Faser die Glukosekonzentration der Gewebeflüssigkeit misst. Diese Konzentration hängt eng mit dem Blutzucker zusammen. Das Sensormaterial besteht aus einem Biosensor, der spezifisch auf Glukose reagiert und in einem stark wasserhaltigen Hydrogel an der Spitze der lichtleitenden Faser eingebettet ist. Diese wird wenige Millimeter tief unter die Haut gebracht und dort fixiert. Die kontinuierliche Messung erfolgt über ein miniaturisiertes Fluoreszenzphotometer, das mit einem langzeitverträglichen Pflaster auf der Hautoberfläche befestigt wird.

Die Messdaten werden drahtlos an ein Lesegerät oder Smartphone gesendet. Auf dem Lesegerät kann der Benutzer die Blutzuckerwerte ablesen, Alarme einstellen und den Verlauf grafisch verfolgen.

Abb. 1 Schematische Darstellung des FiberSense-Systems. Links unten: Schnitt durch die Haut mit der Faseroptik (hellblau) und dem Sensor (dunkelblau) sowie Pflaster und Kopplung auf der Hautoberfläche. Rechts unten: FiberSense-System mit Faseroptik und Sensor, Pflaster, Kopplung und Fluoreszenzdetektor (blau).

Technologie

Die von EyeSense entwickelte Glucosesensor-Technologie beruht auf einem Rezeptormolekül, das in der Lage ist, Glukose spezifisch zu binden, und einem Konkurrenzmolekül, das mit Glukose um die Bindungsstelle am Rezeptormolekül konkurriert. Das Rezeptormolekül bildet mit dem Konkurrenzmolekül wie auch mit Glukose Komplexe. Durch Markierung der Rezeptor- und Konkurrenzmoleküle mit verschiedenen Fluoreszenzfarbstoffen wird die Bildung der Komplexe messbar gemacht. Fluoreszenzfarbstoffe sind Farbstoffe, die, wenn sie mit Licht einer bestimmten Farbe bestrahlt werden, Licht einer anderen Farbe aussenden.

Wir machen uns nun zunutze, dass einer der gewählten Fluoreszenzfarbstoffe die Anregungsenergie an den anderen Fluoreszenzfarbstoff übertragen kann, wenn die beiden Farbstoffmoleküle sehr nahe beieinander sind. Diese Energieübertragung führt zu einer Abschwächung der Fluoreszenzlichts. Dies ist jedoch nur der Fall, wenn Rezeptormolekül und Konkurrenzmolekül einen Komplex bilden. Wird das Konkurrenzmolekül durch Glukose verdrängt, kann keine Energie mehr von einem Farbstoff auf den anderen Farbstoff übertragen werden und das Fluoreszenzlicht nimmt an Intensität zu. Die Intensität des Fluoreszenzlichts ist somit ein Maß für die Glukosekonzentration.

Der Glukose-Sensor ist in einem stark wasserhaltigen Material, einem Hydrogel, eingebettet. Eine extrem geringe Menge dieses Hydrogels ist an der Spitze einer sehr dünnen Kunststofffaser angebracht, die wenige Millimeter tief in die Haut des Patienten eindringt und dort die Glukose in der Gewebeflüssigkeit bestimmt. Das Auslesen erfolgt über eine sensitive Faseroptik.

App für das Handy

Wir haben für die Anzeige der Blutzucker-Werte ein spezielles Anzeigegerät im Smartphone-Format entwickelt. Patienten, die sich nicht mit einer Vielzahl von Geräten belasten möchten, können das Messsystem mit ihrem eigenem Smartphone verwenden. Hierfür haben wir eine App entwickelt (zurzeit iOS und ausgewählte Android-Betriebssysteme). Über die App lassen sich Blutzucker, Blutzuckerverlauf, Trends und Sensorstatus anzeigen. Alarme können individuell aktiviert und Grenzwerte eingestellt werden. Eine Tagebuchfunktion erlaubt das Eintragen von Kohlenhydraten, Insulin-Dosen und Aktivitäten. Alarme werden ebenfalls aufgezeichnet. Die Messdaten und Tagebucheinträge lassen sich auf einen PC übertragen und können dort weiterverarbeitet werden.

Klinische Ergebnisse

Klinische Machbarkeitsstudie für einen transdermalen, kontinuierlich arbeitenden Faseroptik-Sensor

Einführung

Derzeitige kontinuierliche Glukose-Monitoring-Systeme (CGM) haben eine ziemlich kurze Lebensdauer. In dieser Studie wurde ein neues CGM-System, FiberSense, untersucht. Es basiert auf einem fluoreszierenden Biosensor an der Spitze einer optischen Faser.

Studienprotokoll

Die klinische Studie wurde mit einer Dauer von 28 Tagen am Diabetes-Institut im St.-Josephs-Krankenhaus in Heidelberg, Deutschland, durchgeführt. FiberSense wurde in das subkutane Gewebe am Bauch und am Oberarm von Diabetikern (Typ 1 und Typ 2) eingeführt. Daten wurden in mehreren Mess-Sitzungen gesammelt. Dabei wurden die Patienten einer Glukose-Stimulation ausgesetzt (orale Aufnahme von Kohlenhydraten und verspätete Insulingabe). Die FiberSense-Daten wurden mit Kapillarblut (mit Standard-Labormethode bestimmt) und mit einem kommerziell erhältlichen CGM-System verglichen, das gleichzeitig auf der anderen Bauchseite eingesetzt war (für bis zu 7 Tage). Außerdem wurden auch Mess-Sitzungen durchgeführt, bei denen die Patienten einige Stunden Alltagsbetätigungen nachgingen.

Ergebnisse

Während der ganzen 28-tägigen Dauer der Studie waren die vom FiberSense-System vorhergesagten Blutzuckerwerte innerhalb eines Fehlerbereichs von 20 Prozent (Anforderung aus ISO 15197*) um die Labordaten. Sie waren viel genauer als das kommerzielle CGM-System.

*Quelle: ISO 15197. In vitro diagnostic test systems: requirements for blood-glucose monitoring systems for self-testing in managing diabetes mellitus. International Organization for Standardization, 2003.

Insgesamt war der betragsmäßig gemittelte Fehler (MARD) zwischen 8 Prozent und 9 Prozent je nach Platzierung des Sensors, und 18 Prozent für das kommerzielle CGM-System. 93 Prozent der Messpunkte war im Vergleich zu Labordaten im Bereich korrekter klinischer Therapieentscheidungen (Consensus Error Grid Zonen A und B†).

†Quelle: Parkes et al., A new consensus error grid to evaluate the clinical significance of inaccuracies in the measurement of blood glucose, Diabetes Care 23: 1143-1148, 2000.

Schlussfolgerungen

Das FiberSense-CGM-System, das mit einem Faseroptik-Sensor arbeitet, zeigt eine hervorragende Genauigkeit über einen Zeitraum von vier Wochen. Dies ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber derzeitigen Systemen, die den Blutzucker höchstens eine Woche lang überwachen können.

Wenn Sie an weiteren Details interessiert sind, freuen wir uns über Ihre Kontaktaufnahme zu EyeSense.

Publikationen

Die detaillierten Ergebnisse der Studie wurden bei mehreren internationalen Konferenzen vorgestellt und in Fachzeitschriften veröffentlicht.

  1. Müller et al., Clinical Feasibility Study of a Percutaneous Optical Glucose Fiber Sensor, Nov 2012, DTM, San Francisco.
  2. Müller et al., Clinical Feasibility Study of a Percutaneous Optical Glucose Fiber Sensor, Feb 2013, ATTD, Barcelona.
  3. Müller et al., First Clinical Evaluation of a New Percutaneous Optical Fiber Glucose Sensor for Continuous Glucose Monitoring in Diabetes, J Diabetes Sci Technol, 2013; 7(1): 13-23.

Disclaimer:

Das als FiberSense Technologie beschriebene mögliche Produkt befindet sich in der Zulassungsphase für CE-MDR. Es handelt sich weder um ein zugelassenes noch auf dem Markt erhältliches Produkt und beschreibt lediglich die mögliche Technologie. Abweichungen gegenüber dem endgültig zugelassenen Produkt sind vorbehalten.