Thema 5 Die elektronische Nase

aus Die große Show der Naturwunder vom Samstag, 11.9.2010 | 20.15 Uhr | SWR Fernsehen

Wir Menschen haben im Durchschnitt 30 Millionen Riechzellen und können so bis zu 10.000 verschiedene Gerüche wahrnehmen. Unser Geruchssinn ist stark und außerdem überlebenswichtig! Er warnt uns vor Gefahren, wenn wir beispielsweise den Rauch eines brennenden Hauses riechen. Oder er schützt uns vor Vergiftungen, wenn wir den Geruch von verdorbenen Lebensmitteln wahrnehmen. Unsere Nase ist im weitesten Sinne auch für Emotionen verantwortlich – Gerüche wecken Erinnerungen in uns, kurbeln die Phantasie an, machen Appetit und spielen zusätzlich eine wichtige Rolle in der Partnerwahl.

Die Feinheiten und Vorteile des Geruchssinns haben Forscher auf ein Gerät übertragen, das seine Fähigkeiten im Studio unter Beweis stellte. Die so genannte elektronische Nase kann auch minimale Gerüche in der Umgebungsluft aufnehmen und analysieren. Das Verfahren nennt sich Massenspektrometrie. Damit kann die Masse von Teilchen erfasst werden, indem ein Gas in seine einzelnen Atome gespalten wird – ähnlich wie ein Spektrum Farben in ihre Bestandteile zerlegt. So erkennt die elektronische Nase organische Moleküle und ist dabei so fein, dass sie ein Molekül unter 100 Milliarden herausfiltern kann. Zum Vergleich: Stellt man sich ein Molekül wie einen Golfball vor und füllte das größte Münchner Fussballstadion bis unter das Dach mit weißen Golfbällen, würde die elektronische Nase einen roten Ball unter allen weißen herausfinden – in weniger als einer Sekunde!

Im Naturwunder-Experiment bewies die elektronische Nase ihr Feingefühl und erkannte am Atem von Ranga Yogeshwar, welchen Geschmack von Fruchtgummi er vorher gegessen hatte. Fruchtgummis enthalten Aromastoffe, die eben organische Moleküle sind. Mit einer solchen Atemgasanalyse liegt die Zukunft des Geräts auch in der Medizin, genauer in der Krankheitsdiagnose. Wenn die elektronische Nase nämlich die Moleküle erkennt, die für einen bestimmten Geschmack sorgen, erkennt sie auch Moleküle, die eine bestimmte Krankheit vermuten lassen.

Der Körpergeruch eines Menschen kann Auskunft über sein Befinden geben. So wissen Ärzte schon lange, dass die körperlichen Veränderungen im Laufe einer Krankheit sich auch in den ausgeschwitzten Flüssigkeiten, oder der ausgeatmeten Luft niederschlagen. Über den Blut-Gas-Austausch in den Lungenbläschen gelangen neben Kohlendioxid auch andere Stoffe aus dem Blut in die Atemluft. Manche Gerüche lassen sich dann tatsächlich mit der Nase erkennen. Wenn jemand beispielsweise Diabetiker ist, kann sein Atem nach Aceton riechen, dass aus Nagellackentfernern bekannt ist.

Doch für andere Stoffe reicht die menschliche Nase nicht. Ihr elektronisches Pendant dagegen erkennt die Stoffe genau, doch tauchen an anderer Stelle Schwierigkeiten auf. Das besondere Augenmerk der Forscher liegt derzeit auf dem genauen Entschlüsseln, welche Stoffe für eine bestimmte Krankheit charakteristisch sind. Geforscht wird unter anderem an der Erkennung von Asthma, Mangengeschwüren und Lungenkrebs.

Zwar ist nicht geplant, die ärztliche Diagnose komplett durch das Ausatmen in die elektronische Nase zu ersetzen, aber ihr Einsatz kann eine sinnvolle Ergänzung in der Praxis sein. Der besondere Vorteil: die Atemgasanalyse passiert in Echtzeit. Der Patient pustet in das Gerät und die Stoffe in seinem Atem werden sofort analysiert. So entfallen lange Wartezeiten auf Laborergebnisse. Außerdem macht das Gerät den Arztbesuch besonders für Kinder und Menschen angenehmer, die Angst vor Spritzen haben, denn das Pusten ist schmerzlos und kann in Zukunft vielleicht eine Blutabnahme ersetzen.