Im Kern basiert das nun getestete Handgerät auf einer Sensortechnologie, deren Entwicklung vor über 10 Jahren an der ETH Zürich begann und die 2017 erstmals vorgestellt wurde. Bereits damals konnten Güntner und seine Mitautor:innen nachweisen, dass die von ihnen entwickelten Gassensoren so empfindlich sind, dass sie einzelne Aceton-Moleküle unter hundert Millionen anderen Molekülen nachweisen können. 

Dank Filter und App reproduzierbar

Zwar sind bereits heute Atem-Aceton-Geräte verfügbar, aber deren Messungen sind nur begrenzt reproduzierbar und können nur ausgeprägte Stoffwechselveränderungen nachweisen. Sie reagieren nicht nur auf Aceton, sondern auch auf andere Komponenten in der Atemluft, beispielsweise wenn Proband:innen zuvor etwas gegessen oder getrunken haben. 

Die Forschenden haben deshalb einen Filter entwickelt, der störende Moleküle blockiert und eine Smartphone-App, welche die Proband;innen während des Ausatmens in Echtzeit anleitet. «Das Gerät misst das Ausatemvolumen und nimmt erst nach einer gewissen Zeit eine Probe, die tief aus der Lunge kommt», sagt Erstautorin Simone Hersberger und ergänzt: «Ansonsten würde jede Messung etwas anders ausfallen». Damit das klappt werden die Geräte in einem ersten Schritt kalibriert und auf das jeweilige Lungenvolumen der Patient:innen eingestellt.

Von der Grundlagenforschung zum Produkt  

Mit der erfolgreichen Validierungsstudie haben die Forschenden ein wichtiges Etappenziel erreicht. «Wir konnten nachweisen, dass unser Gerät geringfügige Unterschiede im Fettstoffwechsel präzise und zuverlässig erkennt», sagt ETH-Doktorandin Hersberger. Weitere Studien sollen nun zeigen, ob das neue Messgerät wirklich dazu genutzt werden kann, um Therapien bei Stoffwechselerkrankungen zu personalisieren. Zusammen mit dem Kinderspital Zürich prüfen die Forschenden derzeit, ob das Handgerät Kindern mit Epilepsie dabei helfen kann, ihre ketogene Diät besser zu überwachen. Andere Anwendungsfelder sind die Überwachung und Optimierung von medizinischen Diäten oder von sogenannten GLP-1-Terapien mit einer «Abnehmspritze». Auch Anwendungen im Breitensport stehen zur Diskussion.

Das ETH-Spin-off Alivion AG hat das Gerät unter dem Namen «Nutrion» auf den Markt gebracht. Derzeit wird Nutrion in internationalen Forschungsstudien und medizinischen Einrichtungen eingesetzt. Für die weitere Skalierung und die Erschliessung zusätzlicher Anwendungsfelder sucht Alivion zusätzliche Industriepartner und strategische Investoren. «Dieses Beispiel zeigt, wie Ergebnisse aus der Grundlagenforschung in die Praxis überführt werden und am Ende der Gesellschaft nützen können», sagt ETH-Professor Andreas Güntner.

Diese Arbeit wurde finanziell unterstützt durch Innosuisse, die Vontobel Stiftung und die Stiftung Accentus.