Elektronik statt Medikamente gegen Diabetes

Bei einem Diabetes Typ 2 kommt es sehr häufig zu Übergewicht. Insulininjektionen senken zwar den Blutzucker und sorgen dafür, dass die Muskelzellen den Zucker in Form von Glukose aus dem Blut aufnehmen. Aber diese Energie muss auch verbraucht werden. Passiert das nicht, wandelt der Körper den Überschuss in Fett um und die Betroffenen nehmen zu.

Martin Fussenegger, Professor am Departement Biosysteme der ETH Zürich in Basel, und sein Team haben nun eine Lösung für dieses Problem gefunden, die ganz ohne Zellen oder Enzyme auskommt: Sie entwickelten einen Blutzucker abbauenden elektrischen Katalysator, der in den Körper implantiert werden kann. Er wandelt Glukose in Glukonat um, das mit dem Urin ausgeschieden wird.

Glukose wird zu Glukanat

Der Katalysator besteht aus Graphitfilz, der mit nanometergoßen Goldflocken und noch kleineren Platinpartikeln bestückt ist. Die elektronische Steuereinheit in einem 3D-gedruckten Gehäuse wird drahtlos über eine international für medizinische und wissenschaftliche Anwendungen vorgesehene Funkfrequenz von 13,56 MHz mit Energie versorgt.

Die Ansteuerung des Katalysators erfolgt drahtlos über einen geschlossenen Regelkreis. Ein Blutzuckersensor am Oberarm, wie viele Diabetiker ihn nutzen, misst kontinuierlich den Glukosewert im Gewebe. Steigt dieser nach einer Mahlzeit zu stark an, sendet der Sensor via Bluetooth ein Signal an ein Smartphone oder eine Smartwatch. Das Gerät schaltet daraufhin den Katalysator ein, der mithilfe von elektrischer Energie die Glukose umwandelt. Ist deren Pegel auf einen gewünschten Zielwert gesunken, schaltet sich das Gerät automatisch ab.

In einem Laborversuch hatte das Team um Fussenegger das System an fünf Litern glukosehaltiger Nährlösung getestet. Dies entspricht ungefähr dem Blutvolumen eines Erwachsenen. Hierbei konnten die Wissenschaftler zeigen, dass der Katalysator in einem solchen Flüssigkeitsvolumen Glukose abbauen kann.

Tests an Mäusen erfolgreich

Bei Tests an diabetischen Mäusen ließ sich der Blutzuckerspiegel der Tiere gezielt regulieren. Die Mäuse verloren Gewicht. Das Implantat war gut verträglich und funktionierte während der sechswöchigen Testphase zuverlässig. „Das System arbeitet mit einer sehr niedrigen Spannung, und unsere Experimente haben gezeigt, dass weder elektrische noch thermische Effekte zu Gewebeschäden führen“, so Fussenegger. Tests am Menschen stehen jedoch noch aus.

Das System soll nun als Medizinprodukt weiterentwickelt werden und stellt laut Fussenegger einen Paradigmenwechsel dar: „Seit Jahrzehnten behandeln wir Diabetes, indem wir dem Körper vorgeben, wie er mit Glukose umgehen soll. Jetzt zeigen wir, dass wir die Glukose direkt kontrollieren können, und zwar mit Elektronik statt mit Medikamenten.“

Literaturhinweis: Maity D, Guha Ray P, Buchmann P, Charpin-El-Hamri G, Fussenegger M: Wireless electrocatalytic closed-loop system for drug-free management of diabesity, Science, 22. Oktober 2026, DOI: 10.1126/science.ady8560