Diabetes-Implantat: Elektronik senkt Blutzucker statt Medikamente

Ein Forschungsteam des Departements Biosysteme der ETH Zürich in Basel unter Leitung von Martin Fussenegger hat die Grundlagen für ein implantierbares System entwickelt, das den Blutzuckerspiegel bei Typ-2-Diabetes auf elektronischem Weg statt über pharmazeutische Wirkstoffe regulieren soll.

Die zugehörige Forschungsarbeit unter dem Titel „Wireless electrocatalytic closed-loop system for drug-free management of diabesity“ von Debasis Maity, Preetam Guha Ray, Peter Buchmann, Ghislaine Charpin-El Hamri und Martin Fussenegger erschien im Jahr 2026 in der Fachzeitschrift „Science“.

Laut dem Abstract der Untersuchung betreffen ein lebensstilbedingter Typ-2-Diabetes und die damit verbundene Adipositas weltweit rund 2,5 Milliarden Menschen und verursachen jährliche Gesundheitskosten von nahezu 3 Billionen US-Dollar. Demnach leben in Deutschland rund 9,3 Millionen und in der Schweiz knapp eine halbe Million diagnostizierte Betroffene mit Typ-2-Diabetes.

Elektrokatalytischer Abbau von Glukose im geschlossenen Regelkreis

Das von der ETH Zürich konzipierte System namens Echo (Electrocatalytic Closed-Loop Health Optimization) basiert auf einem elektrokatalytischen Verfahren. Dabei wandelt ein Katalysator überschüssige Glukose direkt in Glukonat um, welches der Organismus anschließend über die Nieren beziehungsweise den Urin ausscheidet.

Der Katalysatorkern besteht aus Graphitfilz, der mit nanometergroßen Gold-Nanoflocken beziehungsweise Gold-Nanostrukturen sowie Platinpartikeln beschichtet ist. Die Steuereinheit der Apparatur befindet sich in einem 3D-gedruckten Gehäuse. Die Energieversorgung erfolgt drahtlos über die Funkfrequenz 13,56 MHz.

Gesteuert wird das Implantat über einen geschlossenen Regelkreis: Ein Blutzuckersensor am Oberarm misst die Werte und sendet die Daten via Bluetooth an ein Smartphone oder eine Smartwatch. Bei überhöhten Glukosewerten aktiviert die Steuerung den Katalysator und schaltet ihn bei Erreichen des definierten Zielwerts selbstständig wieder ab, um einer Unterzuckerung vorzubeugen.

Ergebnisse aus präklinischen Tests und Modellversuchen

In Versuchen mit diabetischen Mäusen reichte ein Betrieb mit einer Spannung von 0,75 Volt und einer Stromstärke von 10 Milliampere aus, um erhöhte Glukosewerte innerhalb von 1 Stunde auf das Normalniveau abzusenken. Bei adipösen Mäusen mit Typ-2-Diabetes normalisierte sich der Blutzucker rund 1 Stunde nach der Aktivierung.

Über eine sechswöchige Testphase sank der Blutzuckerspiegel wiederholt; die Versuchstiere verbrannten Fettreserven und verloren Gewicht. Während die Triglyzeridwerte zurückgingen, stiegen freie Fettsäuren und Ketonkörper an.

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Nach Angaben der Forschenden der ETH Zürich erwies sich das Implantat im sechs Wochen dauernden Test als gut verträglich. Es seien weder Unterzuckerungen noch Gewebeschäden oder thermische und elektrische Beeinträchtigungen aufgetreten.

Ergänzend führte die Forschungsgruppe einen 12-tägigen Mausversuch mit automatisierter Steuerung über Sensor und Smartphone durch. Zudem verlief ein Labortest mit 5 Litern glukosehaltiger Nährlösung, was in etwa dem Blutvolumen eines erwachsenen Menschen entspricht, erfolgreich.

Offene Fragen zur Übertragbarkeit und klinische Hürden

Das erklärte Ziel des Teams der ETH Zürich besteht darin, das System langfristig zu einem zugelassenen Medizinprodukt weiterzuentwickeln. Bislang wurden jedoch 0 Patienten mit dem System getestet; klinische Studien am Menschen stehen noch aus.

Die Übertragbarkeit auf den menschlichen Organismus gilt aufgrund des größeren Blutvolumens, der benötigten Implantatgröße sowie der geforderten Langzeitfunktion und Haltbarkeit als offen.

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Zudem stellt das System keinen Ersatz für eine Insulintherapie dar. Als Risiken gelten mögliche Infektionen beim Einsetzen oder Wechseln, technische Fehlfunktionen sowie die Gefahr einer Ketoazidose bei bestehendem Insulinmangel.

Fachwissenschaftler bewerten das Konzept differenziert: Andreas Birkenfeld vom Uniklinikum Tübingen und dem Helmholtz Zentrum München bezeichnete die elektronische Steuerung als innovativ, verwies jedoch auf die noch zu belegende Langzeitfunktion und die Herausforderung, die Methode auf das deutlich größere Blut- und Glukosevolumen des Menschen zu übertragen.

Michael Roden vom Deutschen Diabetes-Zentrum sieht vor allem wegen der beobachteten Bildung von Ketonkörpern eine Eignungsgrenze bei Patienten mit erhöhtem Ketoazidose-Risiko und nannte ebenfalls Infektionsgefahren und Ausfallrisiken. Siegfried Ussar vom Helmholtz Zentrum München hielt fest, dass sich das Risikoprofil auf Grundlage der bisherigen Daten noch nicht seriös einschätzen lasse.

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