Space Health

NASA unterstützt Einweg-Bluttestgerät von Imec

17. Januar 2020, 12:28 Uhr   |  Dr. Susana Zanello

NASA unterstützt Einweg-Bluttestgerät von Imec
© Nasa

Auf zu neuen Galaxien: Imec hat eine Förderung der NASA zur Entwicklung eines Bluttest-Gerätes für den Weltraum erhalten.

Forschung | Imec USA stellt sich mit der neu gegründeten Forschungs- und Entwicklungsabteilung »Space Health« neuen Herausforderungen. Und schon das erste Projekt, ein Einweg-Bluttestgerät, zeigt, trotz Schwerelosigkeit werden die Anforderungen im All nicht leichter.

Zum dritten Mal setzt die bemannte Raumfahrt zum Griff nach den Sternen an. Nach den ersten Schritten auf dem Mond vor fünfzig Jahren und der jahrzehntelangen Präsenz in niedrigen Umlaufbahnen um die Erde ist inzwischen ein neues Interesse am Weltraum erwacht. Menschen erneut den Aufenthalt in cislunaren Umlaufbahnen und auf dem Mond zu ermöglichen, wird das Sprungbrett für Reisen zu ferneren Zielen wie etwa dem Mars sein.

Um sicherzustellen, dass Frauen und Männer die Strapazen überstehen, die lange Raumflüge und die Kolonisation fremder Planeten mit sich bringen, ist die Entwicklung eines zuverlässigen, unabhängigen und personalisierten Systems für die medizinische Versorgung unverzichtbar. Diese sollte nicht mehr so stark von der Unterstützung durch eine Bodenstation auf der Erde abhängen. Zu einem solchen System zählen medizinische Geräte ebenso wie spezielle Arzneimittel und Diagnosetechniken. Um den Einsatz in der Raumfahrt zu ermöglichen, müssen dabei Volumen, Masse und Energieverbrauch minimiert werden. Einen entscheidenden Beitrag kann dabei die Nanoelektronik leisten, da die Möglichkeiten zur Miniaturisierung von Schlüsselkomponenten ein begrenzender Faktor für die Größe der Hardware insgesamt darstellt.

Diagnostik mit nur wenigen Bluttropfen möglich

Im Oktober 2019 erhielt Imec USA Fördergelder der NASA, um ein von miDiagnostics (einer Ausgründung von imec) entwickeltes Einweg-Diagnosegerät für die Überwachung des Gesundheitszustands von Astronauten in der Schwerelosigkeit zu testen. Das um einen siliziumbasierten Nanofluidprozessor herum aufgebaute Gerät führt eine Reihe von Blutprobenmanipulationen durch, die eine Zellblutzählung mit schneller Durchlaufzeit ergeben. Imec wird Testparameter festlegen und in unterschiedlichen Schwerkraftszenarien Untersuchungen durchführen. Das Ziel: Für die Erkennung von Zellen, Proteinen, Nukleinsäuren und/oder kleinen Molekülen sollen nur wenige Tropfen Blut nötig sein.

Im Zentrum der Technologie steht dabei ein neuartiger siliziumbasierter Nanofluidprozessor, der die Blutprobe ganz ohne Pumpen und Ventile verarbeiten kann. So werden keine komplexen und kostspieligen Geräte mehr benötigt, um im Bedarfsfall auch an entlegenen Orten medizinische Entscheidungen treffen zu können. Eine solche patientennahe Diagnoseplattform auf Grundlage eines in eine kostengünstige Einmal-Testkarte integrierten Nanofluidprozessors stellt genau die Art von Geräten dar, die für den Einsatz an entlegenen Orten auf der Erde benötigt werden. Um so auch die Gesundheit von Menschen unter rauen Bedingungen sicherzustellen.

Miniaturisierung von Medizingeräten hilft auf der Raumfahrt

Entsprechende tragbare Diagnosegeräte eignen sich jedoch auch für andere extreme Umgebungen wie den Weltraum und fremde Planeten. Umgekehrt ist es auch keineswegs unüblich, dass speziell für die Raumfahrt entwickelte Lösungen auch auf der Erde umfangreiche Einsatzmöglichkeiten finden und so zur Verbesserung der Gesundheitsversorgung der Menschheit beitragen.

Da das auf einem Nanofluidprozessor basierende Gerät allein mit Kapillarkräften arbeitet, sollte es auch in der Schwerelosigkeit funktionieren. Imec testet das Gerät im Parabelflug, bei dem sich in einer Reihe von parabelförmigen Steig- und Sinkflügen eine unterschiedlich starke Schwerkraft simulieren lässt. In dieser speziellen Umgebung kann die schwerkraftunabhängige Funktion des Nanofluidsystems nachgewiesen werden – vom Einziehen der Blutprobe an der Öffnung bis zu ihrem Weitertransport durch das Netz aus Nanofluidkanälen.

Autorin: Dr. Susana Zanello ist seit 2019 Leiterin der Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Space Health Abteilung am Imec USA.

Schlagworte: Nanoelektronik, Minitaturisierung, Space Helath, Medizintechnik, Raumfahrt

Geht es nach den Forschern, kommt das Gerät sowohl im All als auch an entlegenen Orten auf der Erde zum Einsatz.
© Imec

Geht es nach den Forschern, kommt das Gerät sowohl im All als auch an entlegenen Orten auf der Erde zum Einsatz.

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