MIT entwickelt schmerzfreie Glukosemessung mit Licht statt Nadel

Eine Szene, die sich in Millionen Haushalten täglich wiederholt: Der Alarm klingelt, jemand atmet tief ein, bereitet die Stechhilfe vor und spürt noch immer diese leichte Angst vor dem Schmerz.

Die Diabeteskontrolle bleibt belastend – selbst mit modernen Sensoren, die am Arm haften. Forschende des MIT sagen nun, einen konkreten Schritt unternommen zu haben, um das zu verändern: mit einer Technologie, die Glukose allein mithilfe von Lichtstrahlen und ohne Hautstich erfasst.

Eine kleine Bewegung, eine enorme Belastung

Menschen mit Diabetes wissen: Die Behandlung besteht nicht nur aus Medikamenten. Sie beginnt an der Fingerspitze – mehrmals täglich, jeden Tag.

Jeder Stich verursacht nicht nur körperliches Unbehagen, sondern auch emotionalen Druck. Nach Jahren vermeiden viele Menschen Messungen, verkürzen Abläufe oder lassen Zeitpunkte aus. Schuldgefühle, Angst vor Komplikationen und oftmals eine stille Distanz zur eigenen Therapie können die Folge sein.

Auch subkutane Sensoren, die als Fortschritt gelten, bringen eigene Hürden mit sich. Sie müssen mit einer speziellen Nadel eingesetzt werden, können Hautreizungen auslösen, müssen regelmässig gewechselt werden und sind für einen Teil der Bevölkerung teuer. In vielen Ländern ist ein verlässlicher Zugang nicht für alle gewährleistet.

„Die grosse Herausforderung besteht heute nicht nur darin, Glukose präzise zu messen, sondern dies so einfach und schmerzfrei zu machen, dass Patienten nicht zweimal überlegen, bevor sie sich um ihre Gesundheit kümmern.“

Wenn die Überwachung nicht zuverlässig erfolgt, schwankt der Glukosewert unkontrolliert. Dauerhafte Erschöpfung, langfristiger Sehverlust sowie Nieren- und Herzprobleme sind nur einige mögliche Folgen. Deshalb arbeiten Labore weltweit an einer verlässlichen Lösung, die ohne Nadel auskommt.

Licht statt Nadel: Was das MIT erprobt

Forschende am MIT in den USA verfolgen einen zunächst wenig naheliegenden Ansatz: Licht soll die Glukose unter der Haut „sichtbar“ machen, ohne dass etwas geschnitten, gestochen oder in den Körper eingeführt wird.

Die Methode beruht auf der Raman-Spektroskopie. Vereinfacht gesagt wird dabei untersucht, wie Licht mit den im Körper vorhandenen Molekülen wechselwirkt. Trifft ein Lichtstrahl auf die Haut, wird ein Teil des Lichts auf charakteristische Weise gestreut – ähnlich einem „Fingerabdruck“ der dort vorhandenen Stoffe.

Für die Glukosemessung richtet das Gerät nahinfrarotes Licht auf den Unterarm. Das aufgezeichnete Signal stammt vor allem aus der interstitiellen Flüssigkeit, die sich zwischen den Zellen direkt unter der Hautoberfläche befindet. Ihre Glukosewerte folgen den Veränderungen im Blut eng.

Von einem druckergrossen Gerät zum Tischgerät

Die Idee ist nicht neu. Bereits seit 2010 zeigte das MIT-Team, dass sich Glukose mit Raman-Spektroskopie ohne invasiven Kontakt nachweisen lässt. Damals war jedoch die Grösse das Problem: Die ersten Systeme beanspruchten den Platz eines grossen Druckers und bestanden aus zahlreichen komplexen optischen Komponenten.

In den vergangenen Jahren gelang es den Forschenden, das System auf etwa die Grösse eines Schuhkartons zu verkleinern, ohne zu viel Präzision einzubüssen. Entscheidend war die Auswahl von nur drei sehr spezifischen Spektralbändern aus Tausenden möglichen Lichtbereichen, die mit dem Verhalten von Glukose zusammenhängen.

„Indem das MIT sich auf drei sehr genau definierte Lichtfenster konzentrierte, verringerte es Kosten, Platzbedarf und Verarbeitungszeit, während das Glukosesignal im Mittelpunkt der Analyse blieb.“

Eine einzelne Messung dauert etwa 30 Sekunden. In ersten Versuchen mit einem gesunden Probanden wurden die Ergebnisse mit zwei bereits etablierten Marktsystemen verglichen: dem Freestyle Libre 3 und dem Dexcom G7, die Sensoren unter der Haut verwenden. Die optische Technologie erreichte annähernd vergleichbare Genauigkeitswerte – ein seltenes Ergebnis bei vollständig nicht invasiven Verfahren.

So arbeitet der neue BRS-Prototyp

In der jüngsten Veröffentlichung erhielt das Gerät auch einen Namen: BRS, die englische Abkürzung für „Band-Raman-Spektroskopie“. Es wurde in einem Gehäuse von ungefähr 31 × 27 × 21 cm aufgebaut.

In dieser Ausführung konzentriert sich das System auf drei konkrete Wellenlängenbereiche:

• ein zentrales Band, das auf das stärkste Glukosesignal ausgerichtet ist;
• zwei seitliche Bänder, die als interne Referenzen dienen, um Störungen und Hautunterschiede auszugleichen.

Während der Tests wurde alle fünf Minuten über einen Zeitraum von vier Stunden ein 830-nm-Strahl aus dem nahinfraroten Bereich auf den Unterarm eines Teilnehmers gerichtet. Parallel dazu erfolgten Messungen mit einem herkömmlichen Blutzuckermessgerät und subkutanen Sensoren.

Die Daten wurden mit einem quadratischen Kalibrierungsalgorithmus verarbeitet, der das erfasste Lichtmuster mit dem tatsächlichen Glukosewert verknüpfen soll. Der mittlere relative Fehler lag bei ungefähr 12%, ein Wert, der besonders in einer experimentellen Phase als für klinische Anwendungen akzeptabel gilt.

Vom Schuhkarton an das Handgelenk

Als nächsten Schritt kündigten die Forschenden ein noch ehrgeizigeres Ziel an: Das System soll auf die Grösse einer Armbanduhr oder eines kleinen Armbands schrumpfen. Dann würde das Gerät das Labor verlassen und sich einem alltagstauglichen Produkt annähern.

Tests mit Menschen mit Prädiabetes und unterschiedlichen Hauttönen haben bereits begonnen – ein entscheidender Aspekt. Die Haut kann die Wechselwirkung mit Licht erheblich beeinflussen. Ziel ist daher eine gleichbleibende Leistung für unterschiedliche Nutzerprofile.

„Wenn die Miniaturisierung die Präzision bewahrt, könnte die Glukosekontrolle so einfach werden wie ein Blick auf die Uhr.“

Was sich für Menschen mit Diabetes verändern könnte

Ein verlässlicher optischer Sensor könnte das Verhältnis von Patienten zu ihrer Therapie grundlegend verändern. Ohne Schmerzen und Blut würden Messungen wahrscheinlich häufiger erfolgen. Mehr Daten erhöhen wiederum die Möglichkeit, Ernährung, Insulin und körperliche Aktivität genauer anzupassen.

Praktisch betrachtet könnte ein armbandförmiges Gerät Warnungen senden, wenn die Glukose zu schnell steigt oder fällt – noch bevor Symptome einer Hypo- oder Hyperglykämie auftreten. Das kann Krankenhausaufenthalte und schwere Krisen reduzieren und ein stärkeres Sicherheitsgefühl vermitteln.

Für Ärzte und medizinische Teams würde ein solcher Monitor einen detaillierten Verlauf der Schwankungen über Tag und Nacht liefern. Das erleichtert Änderungen am Therapieschema, das Erkennen besonders kritischer Zeiträume und individuelle Anpassungen.

Grenzen, Risiken und realistische Erwartungen

Die Begeisterung für nadelfreie Technologien ist oft gross, doch die Vergangenheit kennt viele vielversprechende Projekte, die letztlich eingestellt wurden. Unzureichende Genauigkeit, hohe Kosten oder Schwierigkeiten bei der Produktion im grossen Massstab sind wiederkehrende Hindernisse.

Beim MIT-Gerät bleiben einige Fragen offen:

• wie das Gerät mit Schweiss, Haaren, Tätowierungen oder Cremes auf der Haut umgehen wird;
• welchen Einfluss Schwankungen der Umgebungstemperatur auf die Messung haben;
• wie langlebig die optischen Komponenten im täglichen Einsatz sind;
• welche Endkosten für Nutzer oder Gesundheitssysteme entstehen.

Ein weiteres Risiko ist ein falsches Sicherheitsgefühl: Weichen die Sensorwerte systematisch leicht von der Realität ab, könnten Entscheidungen über Insulindosen beeinträchtigt werden. Bevor die Technologie auf den Markt kommt, muss sie Studien mit Hunderten oder Tausenden Menschen in verschiedenen Ländern und Situationen bestehen.

Begriffe, die kurz erklärt werden sollten

Begriff	Bedeutung
Interstitielle Flüssigkeit	Flüssigkeit, die die Zwischenräume zwischen den Zellen ausfüllt und Glukose in Konzentrationen enthält, die denen im Blut nahekommen.
Raman-Spektroskopie	Verfahren, das untersucht, wie Licht von Molekülen gestreut wird, um in einem Material vorhandene Stoffe zu identifizieren.
Kalibrierungsalgorithmus	Sammlung von Berechnungen, die das aufgezeichnete optische Signal in numerische Glukosewerte übersetzt.
Kontinuierliches Glukosemonitoring	Sensor, der Glukosewerte in regelmässigen Abständen misst und ein nahezu Echtzeit-Diagramm bereitstellt.

Mögliche Szenarien für die kommenden Jahre

Sollte die MIT-Technologie wie geplant vorankommen, sind verschiedene Kombinationen in der Diabetesversorgung denkbar. Ein Patient könnte ein optisches Armband für die kontinuierliche Überwachung tragen und ein klassisches Blutzuckermessgerät nur nutzen, um Werte in bestimmten Situationen zu bestätigen.

Krankenkassen und öffentliche Gesundheitssysteme könnten solche Geräte möglicherweise als strategische Investition betrachten: Weniger schwere Komplikationen bedeuten künftig weniger kostspielige Krankenhausaufenthalte. Für Menschen mit Prädiabetes könnte ein schmerzfreier Sensor als Motivationshilfe dienen und dabei helfen, die unmittelbaren Auswirkungen von Ernährungsumstellungen und Bewegung auf die Glukose zu verfolgen.

Zugleich eröffnet der Erfolg eines solchen Verfahrens die Möglichkeit, dieselbe Logik auf weitere Körpermarker auszuweiten. Cholesterin, Hormone, Entzündungsmarker: Alles, was klar mit Licht wechselwirkt, wird zum Forschungsziel. Der menschliche Körper könnte nach und nach besser „lesbar“ werden – ohne Schnitte oder Nadeln, allein durch unauffällige Sensoren im Alltag.