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Foto: © Martha Kosthorst - Fotolia

Zwei aktuelle Studien haben sich mit dem Thema Krebsdiagnose via Atem auseinandergesetzt. Während die Forscher in Israel mittels Nanoarray-Analyse¹ den Atem von Magenkrebspatienten analysierten, entwickelte ein Team in der Schweiz² ein Diagnosegerät, welches beim Patienten Krebs im Kopf-Hals-Bereich erkennt.

Bereits vor zwei Jahren lieferten Forscher der ETH Zürich erste Ergebnisse zum „Fingerabdruck des Atems“ (ZWP online berichtete). Nun entwickelte die Forschungsgruppe um Nico de Rooij am SAMLAB (Sensors, Actuators and Microsystems Laboratory) einen Mikrosensor, der speziell bei Patienten mit Krebs im Kopf-Hals-Bereich gute Ergebnisse zeigt. Diese MSS-Technologie analysiert den Atem-Fingerabdruck mittels einer Polymerschicht, die auf Sensoren der Größe 500 μm angebracht ist. Diese Polymere sind mit vier Brücken verbunden. Kommt Gas in Form von Atemluft an die Polymere, verändern diese ihre Form und geben über die Brücken einen Piezowiderstand weiter. Dieser wird als elektrisches Signal weitergegeben. Mit verschiedenen Polymeren kann so die „Signatur“ bestimmter Moleküle im Gas und deren Konzentration dargestellt werden.

Die Forscher des Technion – Israel Institute of Technology in Haifa/Israel haben versucht, mit einer genaueren Messmethode als mit der bisher verwendeten Gaschromatografie mit Massenspektrometrie-Kopplung (GSMS) die Konzentration bestimmter flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) im Atem nachzuweisen. Mit einem Nanosensor – einer elektronischen Nase mit Gold-Nanopartikeln – messen sie, ob bestimmte VOCs im Atem vorkommen. Sie können damit zwar nicht die genaue Konzentration eines Stoffes im Atem feststellen, aber die Zusammensetzung der einzelnen VOCs. Es konnten acht wichtige VOCs ausgemacht werden, die bei Patienten mit Magenkrebs vermehrt vorkommen. Die Nano-Array-Messmethode stellt laut der Forschergruppe eine nichtinvasive und weniger aufwendige Methode dar, um Magenkrebs zeitiger zu erkennen und nachzuweisen.

Ein nächster Schritt, Geräte zur Atemdiagnose weiterzuentwickeln, ist die Kopplung an Smartphones. In den japanischen NIMS/MIMS-Forschungszentren wurde der Schweizer Nanosensor bereits mit einem Smartphone verbunden.³ Die Forscher wurden dafür auf der nano tech 2015 ausgezeichnet.

1 Detection of precancerous gastric lesions and gastric cancer through exhaled breath, Haick et al., doi:10.1140/epjti/s40485-014-0009-z.

2 Breath test for detecting head and neck cancer, http://sti.epfl.ch/page-119228.html.

3 Real-time gas identification on mobile platforms using a nanomechanical membrane-type surface stress sensor, Yoshikawa et al., doi:10.1140/epjti/s40485-014-0009-z.