Sensorik für die Lunge

Eine intrinsische Problematik in der Erforschung pathogenetischer Mechanismen von Lungenerkrankungen ist die enge anatomische sowie funktionelle Verflechtung innerhalb einer Art sich dichotom aufteilenden fraktalen Baums. Mit 23 Verästelungen von der Luftröhre bis zu den Lungenbläschen erreichen letztere einen Durchmesser von nur ca. 50-200µm, d.h. weniger als ein menschliches Haar. Diese entziehen sich deshalb dem direkten instrumentellen Zugang von Sensoren über die Atemwege.

In-vitroModelle

Zellkulturen der Luft-Flüssigkeits-Grenzschicht (ALI) oder auch Systemmodelle wie die Lung-on-a-Chip erlauben, Funktionen sowohl der Alveolen als auch der zuführenden Atemwege (Sekretion, Transport, et.) genau zu untersuchen. Die Messung der Verteilung von Gasotransmittern (z.B. H2S) oder die Messung der Atemmechanik führen dann in Korrelation mit Erkenntnissen aus Untersuchungen am Epithel zu einem Gesamtverständnis der Lungenphysiologie.

Innovative Sensorik

Viele Untersuchungen an in-vitro Modellen sind heute nur unter Zerstörung oder starker Beeinflussung des lungenspezifischen ALI möglich. Neue Methoden werden es dagegen ermöglichen, funktionelle Untersuchungen ohne Störung des ALI durchzuführen. Da das ALI essentiell für die funktionellen und zellphysiologischen Eigenschaften des Lungengewebes im Allgemeinen und des Lungenepithels im Besonderen ist, ist die Aussagekraft stärker als mit herkömmlicher Methodik.

Die intensivierte Forschung an einer verbesserten funktionellen, zellulären und molekularen Sensorik eröffnet also nicht nur neue Wege zu einer phasenspezifischen, evtl. präsymptomatischen Diagnostik, sondern sie stellt auch zunehmend unersetzbare Verfahren zur Untersuchung und zum Verständnis zellulärer und molekularer Prozesse in der pulmonalen Grundlagenforschung zur Verfügung.