Forschung zu Parkinson

Dornbirn Das Parkinson-Syndrom ist eine der bekanntesten und häufigsten Erkrankungen des Nervensystems. Kann diese Erkrankung bereits frühzeitig erkannt werden? Diese und andere Fragen stellen sich derzeit das Forschungszentrum „Mikrotechnik“ der FH Vorarlberg sowie ihr Forschungspartner, die Eliteuniversität Yonsei in Südkorea. Im Rahmen des zweijährigen Forschungsprojekts soll ein Biosensor zur Früherkennung und Überwachung der Krankheit entwickelt werden. Das Projekt wird vom Österreichischen Austauschdienst (OeAD) gefördert.

Bei der Parkinsonerkrankung sterben bestimmte Nervenzellen im Gehirn ab. Patienten können sich nur noch verlangsamt bewegen, die Muskeln werden steif. Das Parkinson-Syndrom ist ein Symptomenkomplex, der durch einen Dopaminmangel verursacht wird. Ein Früherkennungsmerkmal ist die Veränderung der Haut. Der Botenstoff Dopamin kommt auch in der Haut vor und bestimmt das Erscheinungsbild mit. Inwieweit es einen Zusammenhang zwischen dem Dopaminspiegel in der Haut und im Gehirn gibt, ist noch nicht ausreichend erforscht. Ein einfaches Messsystem zur Bestimmung der Dopaminkonzentration könnte einen wertvollen Beitrag leisten. Genau hier setzt das Forschungsprojekt an der FH Vorarlberg an.

Biosensor zur Früherkennung

Bei Dopamin handelt es sich um einen wichtigen Botenstoff im menschlichen Körper. „Unser Projektziel ist die Entwicklung eines Sensors zur Messung von Dopamin sowie von Levodopa, einem Vorprodukt zur Erzeugung von Dopamin, im menschlichen Gehirn und in der Haut. Ein zu geringer Gehalt des Neurotransmitters Dopamin im Gehirn führt zu einem Kontrollverlust über die Muskulatur und den typischen Parkinson-Symptomen. Es ist daher ein wichtiger Indikator für die Diagnose und Therapie der Krankheit“, erklärt Projektleiter Stefan Partel.

Levodopa ist ein Wirkstoff, der derzeit für die Therapie von Parkinson eingesetzt wird und für die Produktion von Dopamin eine wichtige Rolle spielt. Beide Substanzen sind elektrochemisch aktiv und können damit auch für die elektrochemische Detektion herangezogen werden. „Es stellt sich die Frage, ob es einen Zusammenhang zwischen dem Dopamingehalt in der Haut und im Gehirn gibt. Finden wir einen Zusammenhang, haben wir eine einfache Früherkennungsmethode gefunden“, erklärt Partel weiter.

Erhöhter Stromfluss

Das Forschungsprojekt befasst sich unter anderem mit der Entwicklung eines Sensors, der über Hydrogel-Mikronadeln auf der Oberfläche die Gewebeflüssigkeit (interstitielle Flüssigkeit) zu den Messelektroden leitet. Das Messprinzip basiert auf dem quasireversiblen Redox-Verhalten von Dopamin bzw. Levodopa. Durch das Anordnen von ineinandergreifenden Elektrodenstrukturen, die dabei nur durch ein paar Hundert Nanometer voneinander getrennt sind, kann eine Signalverstärkung erzielt werden. Dabei wird das Oxidationspotenzial an einer Elektrode und das Reduktionspotenzial auf der zweiten Elektrode angelegt. Dies bewirkt einen erhöhten Stromfluss. Voraussetzung für diesen Vorgang ist, dass die Substanz oxidiert und auch wieder reduziert werden kann. Dopamin und auch Levodopa zeigen dieses Verhalten. Ziel dieses Verfahrens ist es, die Therapie durch die Messung von Levodopa zu überwachen sowie eine einfache Messmethode für die Früherkennung von „Morbus Parkinson“ zu finden.

Nachhaltige Partnerschaft

Initiatoren und Projektleiter sind Stefan Partel vom Forschungszentrum Mikrotechnik an der FH Vorarlberg und Univ. Prof. WonHyoung Ryu vom „Biomedical and Energy System Laboratory“ der Yonsei University. Für das Forschungszentrum Mikrotechnik ist dieses Projekt eine exzellente Möglichkeit zum Aufbau einer nachhaltigen internationalen Partnerschaft mit einer der renommiertesten Universitäten Südkoreas. Den Grundstein für diese Kooperation legte Stefan Partel 2003 während eines Forschungsaufenthalts an der Stanford University.