Mikrodialyse – Verfahren, Anwendung und Wirkweise
Die Mikrodialyse ist ein minimalinvasives Verfahren zur kontinuierlichen Probenentnahme aus lebendem Gewebe. Sie ermöglicht die Analyse biochemischer Substanzen direkt im Körper.
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Die Mikrodialyse ist ein minimalinvasives Verfahren zur kontinuierlichen Probenentnahme aus lebendem Gewebe. Sie ermöglicht die Analyse biochemischer Substanzen direkt im Körper.
Was ist die Mikrodialyse?
Die Mikrodialyse ist ein minimalinvasives medizinisches und wissenschaftliches Verfahren, mit dem biochemische Substanzen direkt aus dem Interstitium – dem Zwischenraum zwischen den Zellen im lebenden Gewebe – entnommen und analysiert werden können. Das Verfahren wird sowohl in der klinischen Medizin als auch in der pharmakologischen und neurowissenschaftlichen Forschung eingesetzt.
Kern des Verfahrens ist eine hauchdünne Sonde mit einer semipermeablen (halbdurchlässigen) Membran, die in das zu untersuchende Gewebe eingeführt wird. Durch diese Membran können kleine Moleküle aus dem Gewebe in eine Spüllösung (Perfusat) diffundieren, die anschließend gesammelt und analysiert wird.
Wirkmechanismus
Das Prinzip der Mikrodialyse basiert auf der passiven Diffusion: Eine kontinuierlich durch die Sonde fließende isotone Lösung – das sogenannte Perfusat – nimmt über die semipermeable Membran Moleküle aus dem umliegenden Gewebe auf. Das entstehende Dialysat wird in kleinen Fraktionen gesammelt und biochemisch analysiert.
- Semipermeabele Membran: Lässt nur Moleküle bis zu einer bestimmten Molekülgröße (Molekulargewichts-Cutoff) passieren, typischerweise zwischen 6 und 100 kDa.
- Perfusat: Eine physiologische Kochsalzlösung oder künstliche Zerebrospinalflüssigkeit, die die Sonde kontinuierlich durchströmt.
- Dialysat: Das gesammelte Ausflussperfusat, das die aus dem Gewebe diffundierten Substanzen enthält und anschließend analysiert wird.
Anwendungsgebiete
Klinische Anwendung
In der klinischen Medizin wird die Mikrodialyse vor allem zur Überwachung kritisch kranker Patienten eingesetzt, insbesondere nach Schädel-Hirn-Traumata, Schlaganfällen oder neurochirurgischen Eingriffen. Durch die kontinuierliche Messung von Metaboliten wie Glukose, Laktat, Pyruvat und Glutamat können frühzeitig Anzeichen einer zerebralen Ischämie (Minderversorgung des Gehirns) erkannt werden.
- Zerebrale Mikrodialyse: Überwachung des Gehirnstoffwechsels auf der Intensivstation
- Tumordiagnostik: Analyse des Tumorgewebestoffwechsels
- Muskel- und Fettgewebe: Untersuchung lokaler Stoffwechselprozesse, z. B. bei Diabetes oder Adipositas
Pharmakologische und wissenschaftliche Forschung
In der Forschung ermöglicht die Mikrodialyse die Untersuchung der lokalen Pharmakokinetik – also wie sich ein Wirkstoff im Gewebe verteilt und wie er dort abgebaut wird. Dies ist besonders wertvoll bei der Entwicklung neuer Medikamente.
- Messung von Neurotransmittern (z. B. Dopamin, Serotonin) im Gehirn von Versuchstieren
- Untersuchung der lokalen Antibiotika-Konzentration im Gewebe
- Analyse entzündlicher Mediatoren in der Dermatologie
Durchführung des Verfahrens
Für die Mikrodialyse wird eine spezielle Sonde – bestehend aus einem dünnen Katheter mit semipermeabler Membranspitze – mittels einer Führungsnadel oder minimalinvasiv in das Zielgewebe eingebracht. Die Sonde wird an eine Mikropumpe angeschlossen, die das Perfusat mit einer sehr geringen Flussrate (typischerweise 0,1 bis 5 µl/min) durch die Sonde pumpt. Das austretende Dialysat wird in kleinen Sammelröhrchen (Vials) aufgefangen und anschließend mit geeigneten Analysemethoden – häufig HPLC (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie) oder enzymatischen Assays – untersucht.
Vorteile und Einschränkungen
Vorteile
- Kontinuierliche, nahezu Echtzeit-Überwachung biochemischer Parameter
- Minimalinvasiv und gut verträglich
- Keine Entnahme von Blut notwendig
- Lokale Messung direkt im Zielgewebe möglich
Einschränkungen
- Nur Moleküle unterhalb des Membran-Cutoffs können erfasst werden
- Relative Messung: Die Wiederfindungsrate (Recovery) ist nie 100 %, was eine Kalibration erfordert
- Technisch aufwendig und kostenintensiv
- Invasiver Eingriff mit potenziellen Risiken wie lokaler Gewebeschädigung oder Infektion
Quellen
- Hutchinson P. J. et al. - Clinical Cerebral Microdialysis: Determining the True Acid-Base Status. In: Journal of Neurotrauma, 2000.
- Ungerstedt U. - Microdialysis – Principles and Practice. In: Techniques in the Behavioral and Neural Sciences, 1991.
- European Medicines Agency (EMA) - Guideline on the Investigation of Bioequivalence. EMA, London, 2010.
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