Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP

PHOTOFOL: Photoakustischer Detektor zur Überwachung der Propofol-Konzentration in der Ausatemluft während Allgemeinanästhesie

Blick in einen Operationssaal
© Shutterstock / nimon
Im Projekt soll ein Demonstrator entwickelt werden, der im Operationssaal anwendbar ist.

Propofol, als intravenös appliziertes Hypnotikum, hat gegenüber den herkömmlich verwendeten Inhalationsanästhetika herausragende Vorteile. Es wirkt gegen postoperative Übelkeit, löst keine maligne Hyperthermie, eine potenziell tödliche Anästhesiekomplikation, aus und stellt kein Treibhausgas dar. Der entscheidende Nachteil von Propofol ist allerdings, dass dessen Wirkstoffkonzentration im Gegensatz zu den Inhalationsanästhetika bislang mit keinem klinisch anwendbaren Verfahren während der Narkose bestimmt werden kann. Einen sehr aussichtsreichen Lösungsansatz für das klinisch anwendbare Atemgasmonitoring von Propofol stellt die photoakustische Spektroskopie dar.

Projektziele

Das Ziel des Validierungsvorhabens »PHOTOFOL« besteht darin, aus dem bestehenden Laboraufbau einen Demonstrator zu entwickeln und zu validieren, der über die erforderliche Zuverlässigkeit, Robustheit und Kompaktheit verfügt, um im Operationssaal anwendbar zu sein. Der photoakustische Sensor könnte prinzipiell alle Anforderungen, die an ein Narkosemonitoringsystem gestellt werden, erfüllen und birgt mit seiner gesteigerten Empfindlichkeit und geringen zeitlichen Auflösung ein einzigartiges Innovationspotenzial. Die durch das Projekt beförderte Verfügbarkeit eines erstmaligen Monitoringsystems für Propofol würde einen hohen Sicherheitsgewinn für die Patienten bedeuten. Die Verwertungs- und Anwendungschancen für einen Propofolsensor sowie der Nutzen für die Patientensicherheit sind somit sehr hoch.

Projektergebnis

Bei der photoakustischen Spektroskopie wird durch die Absorption von Licht mit periodisch schwankender Intensität einer jeweils molekülspezifischen Wellenlänge die Bewegungsenergie der Zielmoleküle erhöht. Die so induzierte schwankende Anregung der Moleküle führt zu einem akustischen Signal, aus dem sich die Konzentration des Moleküls im Gasgemisch ableiten lässt. Seit mehreren Jahren arbeiten die Uniklinik München und das Fraunhofer IBP erfolgreich an der Messung von Propofol im Atemgas. In München wurden grundlegende Arbeiten zur Messung von Propofol in der Atemluft durchgeführt sowie entsprechende pharmakokinetische Modelle entwickelt. Am Fraunhofer IBP konnten sowohl die theoretisch-physikalischen Modelle für die UV-Licht-basierte photoakustische Messung von Propofol in Gasgemischen als auch ein funktionsfähiges Labormuster entwickelt werden.

Projektpartner

  • KUM Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München