Könnte unsichtbare Tinte mit Mikronadeln anzeigen, ob Kinder geimpft worden sind?


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In den Entwicklungsländern ist es nach wie vor eine große Herausforderung, den Überblick über die Impfungen zu behalten, und selbst in vielen Industrieländern gehen Unterlagen verloren, so dass Eltern vergessen, ob ihr Kind auf dem neuesten Stand ist. Nun hat eine Gruppe von Forschern des Massachusetts Institute of Technology eine neue Methode entwickelt, um dieses Problem zu lösen: die Einbettung der Unterlagen direkt in die Haut.

Einbettung des Impfpasses direkt in die Haut

Zusammen mit dem Impfstoff würde dem Kind ein Farbstoff injiziert, der für das bloße Auge unsichtbar ist, aber mit einem speziellen Handy-Filter in Kombination mit einer App, die Nahinfrarotlicht auf die Haut strahlt, leicht zu erkennen ist. Der Farbstoff soll bis zu fünf Jahre halten, wie Tests an Schweine- und Rattenhaut sowie an menschlicher Haut in einer Schale gezeigt haben.

Das System - das noch nicht an Kindern getestet wurde - würde einen schnellen und einfachen Zugang zur Impfhistorie ermöglichen, das Risiko von Schreibfehlern vermeiden und die Kosten und Risiken des Verfahrens nur geringfügig erhöhen, so die Studie, die am Mittwoch in Science Translational Medicine veröffentlicht wurde.

"Vor allem in Entwicklungsländern, in denen medizinische Aufzeichnungen vielleicht nicht so vollständig oder zugänglich sind, kann es von Vorteil sein, wenn medizinische Informationen direkt mit einer Person in Verbindung gebracht werden können", sagt Mark Prausnitz, Professor für Biotechnologie am Georgia Institute of Technology, der nicht an der neuen Studie beteiligt war. Ein solches System zur Aufzeichnung medizinischer Daten muss äußerst diskret sein und von der Person, deren Gesundheitsdaten aufgezeichnet werden, und ihrer Familie akzeptiert werden, sagt er. "Ich denke, dies ist ein sehr interessanter Weg, um diese Ziele zu erreichen.

 

Die von den M.I.T.-Bioingenieuren Robert Langer und Ana Jaklenec und ihren Kollegen durchgeführten Forschungsarbeiten verwenden ein Pflaster mit winzigen Nadeln, die Mikronadeln genannt werden, um eine wirksame Impfung zu ermöglichen, ohne die Zähne zusammenzubeißen. Die Mikronadeln sind in ein pflasterähnliches Gerät eingebettet, das auf die Haut geklebt wird; eine ausgebildete Krankenschwester oder ein Techniker ist nicht erforderlich. Impfstoffe, die mit Mikronadeln verabreicht werden, müssen möglicherweise auch nicht gekühlt werden, was sowohl die Kosten als auch die Schwierigkeiten bei der Verabreichung verringert, so Langer und Jaklenec.

Für die Verabreichung des Farbstoffs mussten die Forscher etwas finden, das sicher ist und lange genug hält, um nützlich zu sein. "Das ist wirklich die größte Herausforderung, die wir im Rahmen des Projekts bewältigt haben", sagt Jaklenec und fügt hinzu, dass das Team eine Reihe von handelsüblichen Farbstoffen getestet hat, die im Körper verwendet werden könnten, aber keinen finden konnte, der bei Sonneneinstrahlung Bestand hat. Das Team entschied sich schließlich für eine Technologie namens Quantenpunkte, winzige halbleitende Kristalle, die Licht reflektieren und ursprünglich zur Markierung von Zellen in der Forschung entwickelt wurden. Der Farbstoff hat sich beim Menschen als sicher erwiesen.

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Eine mikroskopische Nahaufnahme der Mikronadelanordnung, die Quantenpunkte in die Haut einbringen könnte. Credit: K.J. McHugh et al. Science Translational Medicine (2019)

 

Der Ansatz wirft einige Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes auf, sagt Prausnitz, der an der Erfindung der Mikronadeltechnologie beteiligt war und das Center for Drug Design, Development and Delivery der Georgia Tech leitet. Es kann sein, dass Patienten Bedenken haben, "tätowiert" zu werden, persönliche medizinische Informationen auf ihrem Körper mit sich herumzutragen oder andere Aspekte dieser ungewohnten Art, medizinische Daten zu speichern", sagt er. "Verschiedene Menschen und verschiedene Kulturen werden wahrscheinlich unterschiedlich darüber denken, ein unsichtbares medizinisches Tattoo zu haben".

Als die Menschen noch gegen Pocken geimpft wurden, die inzwischen weltweit ausgerottet sind, bekamen sie eine sichtbare Narbe am Arm, an der man leicht erkennen konnte, wer geimpft war und wer nicht, sagt Jaklenec. "Aber natürlich wollten wir den Menschen keine Narbe verpassen", sagt sie und merkt an, dass ihr Team nach einem Erkennungsmerkmal suchte, das für das bloße Auge unsichtbar ist. Die Forscher wollten auch Technologien vermeiden, die noch mehr Bedenken hinsichtlich der Privatsphäre aufwerfen würden, wie etwa Iris-Scans und Datenbanken mit Namen und identifizierbaren Daten, sagt sie.

Die Arbeit wurde von der Bill & Melinda Gates Foundation finanziert und ging auf eine direkte Anfrage des Microsoft-Gründers und Philanthropen Bill Gates zurück, der Bemühungen zur Ausrottung von Krankheiten wie Polio und Masern in der ganzen Welt unterstützt, so Jaklenec. "Wenn wir keine guten Daten haben, ist es wirklich schwierig, Krankheiten auszurotten", sagt sie.

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Die Quantenpunkte nach Verabreichung in die Haut von Nagetieren. Credit: K.J. McHugh et al. Science Translational Medicine (2019)

 

Die Forscher hoffen, den Punkten noch detailliertere Informationen hinzufügen zu können, etwa das Datum der Impfung. Zusammen mit den Punkten will das Team schließlich auch Sensoren injizieren, die möglicherweise auch zur Überwachung von Gesundheitsaspekten wie dem Insulinspiegel bei Diabetikern verwendet werden könnten, sagt Jaklenec.

Dieser Ansatz ist wahrscheinlich einer von vielen, die versuchen, das Problem der Speicherung medizinischer Daten von Einzelpersonen zu lösen, sagt Ruchit Nagar, ein Student im vierten Jahr an der Harvard Medical School, der ebenfalls nicht an der neuen Studie beteiligt war. Er leitet ein Unternehmen namens Khushi Baby, das ebenfalls versucht, ein System zur Nachverfolgung solcher Informationen, einschließlich Impfungen, in den Entwicklungsländern zu entwickeln.

Bei ihrer Arbeit im nordindischen Bundesstaat Rajasthan haben Nagar und sein Team eine Halskette entwickelt, die einer lokal getragenen ähnelt und medizinische Informationen komprimiert, verschlüsselt und mit einem Passwort schützt.

Das Halsband nutzt die gleiche Technologie wie RFID-Chips (Radiofrequenz-Identifikation), die beispielsweise in der Kleidung von Einzelhändlern oder in den Startnummern von Sportlern eingesetzt werden, und ermöglicht dem medizinischen Personal den Zugriff auf die Schwangerschaftsanamnese der Mutter, die Wachstumskurve ihres Kindes und die Impfhistorie sowie Vorschläge für eventuell erforderliche Impfungen und andere Behandlungen, sagt er.

Nagar räumt jedoch ein, dass diese Technologie möglicherweise Bedenken aufwirft. "Botschaften und kulturelle Angemessenheit müssen berücksichtigt werden", sagt er.