Spezialfarbstoff ermöglicht die Speicherung medizinischer Informationen unter der Haut

Fehlende Impfungen führen jedes Jahr zu etwa 1,5 Millionen vermeidbaren Todesfällen, vor allem in Entwicklungsländern. Ein Faktor, der die Impfung erschwert, ist die fehlende Infrastruktur zur Aufbewahrung von Krankenakten, sodass oft nicht einfach festgestellt werden kann, wer einen bestimmten Impfstoff benötigt.

Forscher haben eine Möglichkeit entwickelt, die Impfgeschichte eines Patienten aufzuzeichnen, indem sie die Daten in einem für das bloße Auge unsichtbaren Farbstoffmuster speichern, das gleichzeitig mit dem Impfstoff unter die Haut verabreicht wird. Der neue Farbstoff, der aus Nanokristallen, sogenannten Quantenpunkten, besteht, kann mindestens fünf Jahre lang unter der Haut bleiben, wo er Nahinfrarotlicht emittiert, das von einem speziell ausgestatteten Smartphone erkannt werden kann.

Um eine dezentrale Krankenakte „am Patienten“ zu erstellen, entwickelten die Forscher eine neue Art von kupferbasierten Quantenpunkten, die Licht im nahen Infrarotspektrum emittieren. Die Punkte haben nur einen Durchmesser von etwa 4 Nanometern, sind aber in biokompatible Mikropartikel eingekapselt, die Kugeln mit einem Durchmesser von etwa 20 Mikrometern bilden. Diese Einkapselung ermöglicht, dass der Farbstoff nach der Injektion unter der Haut verbleibt. Der Farbstoff wird durch ein Mikronadelpflaster und nicht durch eine herkömmliche Spritze und Nadel verabreicht. Solche Pflaster werden jetzt entwickelt, um Impfstoffe gegen Masern, Röteln und andere Krankheiten abzugeben, und der Farbstoff könnte leicht in diese Pflaster eingearbeitet werden.

Die Mikronadeln bestehen aus einer Mischung aus löslichem Zucker und einem Polymer namens PVA sowie dem Quantenpunktfarbstoff und dem Impfstoff. Wenn das Pflaster auf die Haut aufgetragen wird, lösen sich die 1,5 Millimeter langen Mikronadeln teilweise auf und geben ihre Nutzlast innerhalb von etwa zwei Minuten frei. Durch das selektive Laden von Mikropartikeln in Mikronadeln liefern die Patches ein Muster in der Haut, das mit bloßem Auge unsichtbar ist, aber mit einem Smartphone gescannt werden kann, bei dem der Infrarotfilter entfernt wurde. Das Pflaster kann individuell angepasst werden, um verschiedene Muster aufzudrucken, die der Art des verabreichten Impfstoffs entsprechen. Die Einarbeitung des Impfstoffs mit dem Farbstoff in die Mikronadelpflaster hat keinen Einfluss auf die Wirksamkeit des Impfstoffs oder die Fähigkeit, den Farbstoff nachzuweisen.

Die Forscher arbeiten daran, die Datenmenge zu erweitern, die in einem einzigen Muster codiert werden kann, sodass sie Informationen wie das Datum der Impfstoffverabreichung und die Chargennummer der Impfstoffcharge enthalten können.