Unsichtbare Tinte mit Mikronadeln könnte verraten, ob jemand geimpft wurde

Veröffentlicht am 17. August 2021 von FE.

In den Entwicklungsländern ist es nach wie vor eine grosse Herausforderung, den Überblick über die Impfungen zu behalten. Selbst in vielen Industrieländern gehen die Unterlagen verloren, so dass Eltern vergessen, ob der Impfstatus ihres Kindes auf dem neuesten Stand ist.

Nun hat eine Gruppe von Forschern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) eine neue Methode entwickelt, um dieses Problem zu lösen: die Einbettung des Impfpasses direkt in die Haut.

Dem Kind wird zusammen mit dem Impfstoff ein Farbstoff injiziert, der für das blosse Auge unsichtbar ist, aber mit einem speziellen Handyfilter 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 der Haut von Schweinen, Ratten und auch menschlicher Haut gezeigt haben.

Das System — das bisher 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 nicht so vollständig oder zugänglich sind, kann es von Vorteil sein, wenn medizinische Informationen auf diesem Weg direkt mit einer Person in Verbindung gebracht werden können», sagt Mark Prausnitz, Professor für Bioingenieurwesen am Georgia Institute of Technology, der nicht an der 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 MIT-Bioingenieuren Robert Langer und Ana Jaklenec und ihren Kollegen durchgeführten Forschungsarbeiten verwenden ein Pflaster aus winzigen Nadeln, sogenannte Mikronadeln, um eine wirksame Impfung zu ermöglichen, ohne die Zähne zusammenzubeissen.

Die Mikronadeln sind in eine pflasterähnliche Vorrichtung eingebettet, die auf der Haut platziert wird. Es braucht weder ausgebildete Pflegerinnen noch Techniker, um sie zu anzuwenden. «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 war wirklich die grösste Herausforderung, die wir in diesem Projekt zu bewältigen hatten», sagt Jaklenec. Das Team habe eine Reihe handelsüblicher Farbstoffe getestet, die im Körper verwendet werden können, konnten aber keinen finden, der der Exposition mit Sonnenstrahlung standhielt.

Das Team entschied sich schliesslich für eine Technologie namens «Quantum Dots» (Quantum-Punkte): Das sind 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. Quantum-Punkte aus Graphen, «Graphene Quantum Dots», haben sich als sehr geeignet herausgestellt.

«Der Ansatz wirft einige Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes auf», sagt Prausnitz, der an der Erfindung der Mikronadel-Technologie 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 der Speicherung medizinischer Daten», 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.

«Die Arbeit wurde von der Bill & Melinda Gates Foundation finanziert und ging auf eine direkte Anfrage des Microsoft-Gründers Bill Gates zurück», so Jaklenec. «Wenn wir keine guten Daten haben, ist es wirklich schwierig, Krankheiten auszurotten», sagt sie.

Die Forscher hoffen, den Quantum-Punkten noch detailliertere Informationen hinzufügen zu können, etwa das Datum der Impfung. Ausserdem will das Team auch Sensoren injizieren, die zur gesundheitlichen Überwachung, wie beispielsweise dem Insulinspiegel bei Diabetikern eingesetzt werden könnten, sagt Jaklenec.

«Dies ist wahrscheinlich einer von verschiedenen möglichen Ansätzen, mit dem das Problem der Speicherung medizinischer Daten von Einzelpersonen gelöst werden könnte», sagt Ruchit Nagar von der Harvard Medical School, der auch nicht an der 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 ein Halsband entwickelt, das einem lokal getragenen Halsband ähnelt und medizinische Informationen komprimiert, verschlüsselt und mit einem Passwort schützt.

Das Halsband nutzt dieselbe Technologie wie RFID (Radiofrequenz-Identifikation)-Chips, wie sie in der Kleidung von Einzelhändlern oder in den Startnummern von Sportlern verwendet werden. «Sie ermöglicht dem Gesundheitspersonal den Zugriff auf die Schwangerschaftsanamnese einer Mutter, die Wachstumskurve ihres Kindes und die Impfhistorie sowie Vorschläge zu eventuell erforderlichen Impfungen und anderen Behandlungen», sagt er.

Nagar räumt jedoch ein, dass diese Technologie auch Bedenken aufwirft: «Es muss berücksichtigt werden, ob die dadurch vermittelten Botschaften kulturell angemessen sind», sagt er.

zum Originalartikel (auf Englisch)

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Karen Weintraub ist eine unabhängige Gesundheits- und Wissenschaftsjournalistin. Sie schreibt regelmässig u.a. für die New York Times, STAT und USA Today.