Im menschlichen Körper spielen Elektrolyte wie Natrium, Kalium und Calcium eine wichtige Rolle für den Wasserhaushalt. Störungen der Elektrolytkonzentration können ernsthafte Konsequenzen haben. So können bei einer zu geringen Natriumionenkonzentration Hirnzellen anschwellen und ein Koma verursachen. In der Diagnostik wird die Elektrolytkonzentration im Blut sehr häufig überprüft – etwa bei Alkoholvergiftung, Diabetes mellitus, Durchfall, Herzinsuffizienz und Nierenerkrankungen. Bislang wird ein Probenvolumen von 70-80 Mikroliter Blut benötigt, um die Elektrolytkonzentration im Körper der Patienten zu bestimmen, denn die aktuell verwendeten Messgeräte brauchen für jeden Elektrolyten einen separaten Messfühler. Doch nicht immer ist die Blutentnahme in diesem Umfang möglich – etwa bei Kleinkindern, bei Patienten im Schockzustand oder älteren Menschen.
Das Ziel des „optION-Sensor“ Projektes ist es, ein neues Messprinzip zu erforschen, das eine Analyse mit sehr kleinen Blutvolumina ermöglicht. Dabei kommen optische Mikroringsensoren zum Einsatz. Diese sind Lichtleiter in der Form eines Ringes, durch die Laserlicht geleitet wird. Sie werden mit Fängermolekülen (Ionophoren) zur spezifischen Bindung der Elektrolyte beschichtet. Wenn sich an der Oberfläche des Ringes eine Substanz ablagert (siehe Abbildung), so verändert der Ring seine optischen Eigenschaften. Bereits kleinste Veränderungen in den optischen Eigenschaften können so gemessen und entsprechend sehr kleine Stoffmengen mit einer hohen Genauigkeit analysiert werden. Durch die Kombination mit einem Mikrofluidik-Modul werden mehrere unterschiedlich beschichtete Mikroringsensoren mit einer Blutprobe überströmt. So kann aus weniger als 20 Mikroliter Blut die Elektrolytkonzentration im Körper des Patienten bestimmt werden und so der Gesundheitszustand eines Patienten exakt analysiert werden.
