Pflaster um Verschlechterung bei Viruserkrankung zu erkennen

Xsensio, ein Spin-off der EPFL, hat soeben 1,8 Millionen CHF an EU-Fördermitteln erhalten, um seine Lab-on-Skin™ Sensing Patches so anzupassen, dass sie erkennen können, wann eine Viruserkrankung wie die Grippe oder COVID-19 im Begriff ist, sich zu verschlimmern.
Esmeralda Megally und Hoël Guérin, Mitbegründer von Xsensio © Xsensio

Kurz bevor sich eine Viruserkrankung wie die Grippe oder COVID-19 verschlimmert, fängt unser Körper an, mehr Entzündungs-Biomarker zu produzieren, und die Konzentrationen dieser Biomarker in unseren Körperflüssigkeiten nehmen zu. Durch die kontinuierliche Überwachung dieser Biomarkerkonzentrationen auf unserer Hautoberfläche können Ärztinnen und Ärzte daher solche Verschlechterungen erkennen und sofort handeln, um Komplikationen zu verhindern und Leben zu retten. Das ist der Grundgedanke hinter den jüngsten Entwicklungsarbeiten bei Xsensio, dem gerade 1,8 Millionen Franken vom Europäischen Innovationsrat (EIC) bewilligt wurden, um seine Lab-on-Skin™-Technologie so anzupassen, dass sie Biomarker erkennt, die spezifisch für virale Entzündungen sind. Nur 36 der 1400 Finanzierungsanträge wurden für das zweijährige Förderprogramm des EIC ausgewählt, das den Kampf gegen COVID-19 unterstützen soll.

Gleichzeitige und kontinuierliche Biomarker-Messungen

«Unsere hochminiaturisierte Lab-on-Skin™-Technologie bedeutet, dass wir Biomarker-erfassende Pflaster herstellen können, die kontinuierlich arbeiten, was ein wichtiges Element in der Zukunft des Gesundheitswesens sein könnte», sagt Esmeralda Megally, CEO von Xsensio. Während die bestehenden tragbaren Gesundheitsüberwachungssysteme nur physische Anzeichen messen, liefert das System von Xsensio sofortige Messwerte biochemischer Indikatoren – dieselben Indikatoren, die derzeit in Blutproben in einem Labor analysiert werden.

Mikrofluid-Kanäle bringen die Biofluide auf den Chip © 2020 EPFL

Die Lab-on-Skin™ Patches enthalten jeweils einen winzigen Computerchip (nur 5 mm an einer Seite), der Tausende von Miniatursensoren aufnehmen könnte, die je nach Art des zu detektierenden Biomarkers mit verschiedenen Biochemikalien beschichtet sind: Proteine, Elektrolyte, Metaboliten oder spezifische Verbindungen. Die vom Pflaster gesammelte Körperflüssigkeit wird durch Kapillarwirkung über ein mikrofluidisches System zu den Sensoren transportiert. Die Analyseergebnisse der Pflaster werden sofort per Bluetooth an eine Smartphone-App gesendet, wo sie von Patientinnen und Patienten sowie deren Behandelnden oder in einigen Fällen von Sportausübenden und ihren Trainierenden eingesehen und gespeichert werden können. Die miniaturisierten Komponenten benötigen dank ihres Aufbaus sehr wenig Energie; je nach Anwendung können sie zwischen einem Tag und einer Woche laufen.

Die Ingenieurinnen und Ingenieure von Xsensio haben die Miniaturisierungstechnologie in Zusammenarbeit mit dem Nanolab der EPFL entwickelt. Dank der geringen Grösse der Patches und ihrer Fähigkeit, verschiedene biochemische Oberflächen aufzunehmen, ist das System Lab-on-Chip™ modulierbar und kann in einer Vielzahl von Überwachungssituationen eingesetzt werden. Xsensio hatte bereits andere Anwendungen für seine tragbare Technologie im Rahmen eines EU-Forschungsprojekts zur Analytik für Spitzensportlerinnen und -sportler und eines 18-monatigen gemeinsamen F&E-Projekts mit einem der zehn grössten Biopharma-Unternehmen der Welt entwickelt. «In den nächsten zwei Jahren werden wir daran arbeiten, Sensoren speziell für virale Entzündungen zu entwickeln und unser System so zu konfigurieren, dass die Daten, die es generiert, zuverlässig genug sind, um in medizinischen Anwendungen eingesetzt zu werden», sagt Megally. «Wir haben eine strategische Entscheidung getroffen, unsere Entwicklungsarbeit auf die medizinische Industrie mit ihren hohen Standards für Zuverlässigkeit und Genauigkeit auszurichten. Unser System könnte jedoch auch für breitere Anwendungen im Gesundheitswesen, wie z.B. vernetzte Uhren, eingesetzt werden», so Megally.

Xsensio wurde 2014 gegründet und wird demnächst in den Innovationspark der EPFL einziehen. Das Unternehmen plant, zwei wichtige, wachstumsträchtige Trends voll auszunutzen: vernetzte Gesundheitsfürsorge und miniaturisierte, flexible Elektronik, die auf der Haut getragen werden kann.