Ein Wattestäbchen aus der Nase, ein kurzer Laserpuls – und vielleicht ein Hinweis darauf, ob im Körper etwas aus dem Gleichgewicht geraten ist. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS und der TU Dresden haben untersucht, ob sich krankheitsbedingte Veränderungen des Körpergeruchs mit Lasertechnik sichtbar machen lassen. Die Studie erschien am 21. September 2026 im Fachjournal Scientific Reports von Springer Nature.

Am Standort TU Dresden wurden dafür 24 Personen aus dem EU-Projekt SMELLODI untersucht: sechs gesunde Kontrollpersonen sowie jeweils sechs Menschen mit Parkinson, COVID-19 und leichter kognitiver Beeinträchtigung. Die Kontrollpersonen waren nach Alter und Geschlecht den Patientengruppen zugeordnet. Von jeder Person entnahmen die Forschenden drei sterile Wattestäbchenproben – aus dem vorderen Nasenraum, vom Bauchnabel und aus der Ohrmuschel. Macht 72 Spektren, die nach dem Einfrieren im Labor analysiert wurden.

Der Körper hinterlässt eine chemische Duftspur

Krankheiten können den Stoffwechsel verändern. Dadurch verschiebt sich auch die Zusammensetzung flüchtiger organischer Verbindungen, kurz VOCs, die über die Haut, die Atemluft und Körperflüssigkeiten abgegeben werden. Diese Stoffe bilden das menschliche Volatilom. Die Nase muss die Unterschiede allerdings nicht riechen können – kein Mensch sitzt also daneben und sagt: „Das klingt nach Parkinson.“

Stattdessen setzte das Team auf laserbasierte photoakustische Spektroskopie, kurz LPAS. Ein Laser bestrahlt die gasförmigen Stoffe mit verschiedenen Wellenlängen. Moleküle nehmen Teile des Lichts auf und erzeugen winzige Druckschwankungen, die ein empfindlicher photoakustischer Detektor misst. Daraus entsteht ein spektrales Muster, ein chemischer Fingerabdruck der Probe.

Das Messsystem des Fraunhofer IIS arbeitet mit breit durchstimmbaren Quantenkaskadenlasern im mittleren Infrarotbereich von 5,6 bis 12,9 Mikrometern. Für die Untersuchung kamen drei solcher Laser zum Einsatz. Die Wattestäbchen wurden gasdicht in einen eigens entwickelten Halter eingesetzt und mit trockener synthetischer Luft umströmt. Jede Messung dauerte 730 Sekunden und wurde einmal durchgeführt.

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Vor der Auswertung normalisierten die Forschenden die Spektren anhand von Messungen unbenutzter Wattestäbchen und bearbeiteten sie mit einem Savitzky-Golay-Filter. Anschließend nutzten sie eine Hauptkomponentenanalyse, kurz PCA. Ein überwachtes Klassifikationsmodell wurde ausdrücklich nicht entwickelt oder validiert. Es ging also nicht um eine fertige Maschine, die am Ende „krank“ oder „gesund“ ausspuckt.

Die Nase liefert die klarsten Spuren

Am deutlichsten unterschieden sich die Gruppen bei den Nasen- und Bauchnabelproben. Für die Nase lag der aussagekräftigste Spektralbereich zwischen 9,1 und 12,9 Mikrometern; die Mahalanobis-Distanz betrug 1,827. Beim Bauchnabel ergab sich der beste Bereich zwischen 8,6 und 9,6 Mikrometern mit einer Distanz von 1,7715, bei den Ohrproben 9,1 bis 10,1 Mikrometer mit 1,8084.

Bei den Nasenproben erklärte die erste Hauptkomponente 27,5 Prozent, die zweite 18,3 Prozent der Varianz. Parkinson-Proben lagen vor allem bei höheren Werten der zweiten Komponente. COVID-19 und Parkinson lagen teilweise nahe beieinander – die Gruppen waren also nicht wie sauber getrennte Schubladen. Am Bauchnabel erklärte die erste Hauptkomponente sogar 69,1 Prozent der Varianz und trennte vor allem die Gruppe mit leichter kognitiver Beeinträchtigung von den übrigen Gruppen. Die Ohrproben zeigten durch die ersten beiden Hauptkomponenten eine moderate Gruppentrennung.

Die direkten Mittelwertspektren überlappten allerdings stark. Ein einzelnes Absorptionsmerkmal konnte keine Gruppe eindeutig markieren. Genau darauf zielte die Untersuchung auch nicht: Gesucht wurde kein einzelner, krankheitsspezifischer Stoff, sondern ein komplexes Zusammenspiel vieler Verbindungen. Ein Literaturvergleich zeigt zudem, dass für Parkinson, kognitive Beeinträchtigungen und COVID-19 bislang keine einheitlich bestätigten VOC-Marker vorliegen. Mehrere Verbindungen tauchen in unterschiedlichen Krankheitszusammenhängen auf.

Interessant ist der Blick auf die Wellenlängen. Fünf gezielt ausgewählte diskrete Wellenlängen erreichten mit einer Mahalanobis-Distanz von 1,823 nahezu dieselbe Trennleistung wie der komplette optimale Spektralbereich mit 1,827. Vier Wellenlängen reichten dafür noch nicht aus. Eine wellenlängenweise ANOVA fand bei 241 von 730 Wellenlängen signifikante Gruppenunterschiede – verteilt über das Spektrum, nicht konzentriert auf ein einzelnes Absorptionsband.

Das könnte für die Technik entscheidend sein. Die Forschenden konnten den Messumfang reduzieren, ohne wesentliche Informationen zu verlieren. Aus einem großen, aufwendigen Aufbau könnte irgendwann ein kleineres und günstigeres Gerät werden, das in einer Arztpraxis oder Klinik steht. Ob es tatsächlich so weit kommt, müssen weitere Studien unter realen Bedingungen zeigen.

Noch kein Test für den Praxisalltag

Die Studie ist ein Machbarkeitsnachweis, kein einsatzbereiter Diagnosetest. Sechs Personen pro Gruppe sind schlicht sehr wenig. Außerdem können Alter, Ernährung, Medikamente, Hautflora und andere Erkrankungen die VOC-Muster beeinflussen. In der Confounder-Analyse zeigten Geschlecht, Körpergröße, Gewicht und BMI zwar keine konsistenten Zusammenhänge mit der PCA-Struktur. Das Alter korrelierte jedoch mit den beiden Hauptkomponenten – mit Pearson-Korrelationen von 0,51 beziehungsweise 0,52. Parkinson und leichte kognitive Beeinträchtigung betrafen in dieser Stichprobe überwiegend ältere Menschen.

Auch die kontrollierte Laborumgebung hat wenig mit dem Alltag zu tun. Draußen und in Kliniken kommen Umwelteinflüsse, Hintergrund-VOCs sowie individuelle Unterschiede bei Hygiene und Körperpflege dazu. Größere, altersangepasste und vielfältigere Studien müssen klären, ob krankheitsbedingte Muster zuverlässig von solchen Einflüssen zu unterscheiden sind.

Drei zusätzliche Parkinson-Proben wurden zwei Wochen später erneut genommen. In der Projektion auf das unveränderte ursprüngliche PCA-Modell lagen sie nahe bei der ursprünglichen Parkinson-Gruppe. Das liefert einen ersten Hinweis auf eine kurzfristige Stabilität bestimmter Muster. Über Monate oder Jahre sagt die Untersuchung nichts aus.

Ein auffälliges Muster könnte künftig weitere Untersuchungen anstoßen. Ein unauffälliger Wert würde eine Erkrankung aber nicht sicher ausschließen. Genau deshalb wäre ein Nasenabstrich zunächst eher als schnelle, wenig belastende Voruntersuchung vor aufwendigeren Tests denkbar – nicht als Ersatz für ärztliche Diagnostik.

Vom Laborgerät zum Screening

Bisherige Verfahren zur VOC-Analyse sind häufig aufwendig, zeitintensiv und brauchen spezialisiertes Personal. Ein Wattestäbchen, das kurz im vorderen Nasenbereich, am Bauchnabel oder in der Ohrmuschel angesetzt wird, wäre da deutlich unkomplizierter. Danach kommt die Probe in den gasdichten Halter, trockene synthetische Luft strömt vorbei, der Laser tastet die Moleküle ab. Kein großer Auftritt, eher ein unscheinbarer Abstrich mit ziemlich viel Chemie dahinter.

Das Fraunhofer IIS entwickelte den Messaufbau, führte die Laboranalysen und -messungen durch und übernahm die statistische Auswertung. Die TU Dresden steuerte die medizinische und klinische Expertise bei und koordinierte Rekrutierung, Diagnosestellung und Probennahme. Die Forschung wurde teilweise von der Europäischen Union über das Projekt SMELLODI gefördert.

Langfristig könnte LPAS für nicht-invasive Screeningverfahren und miniaturisierte Geräte untersucht werden. Ein kompaktes System könnte Hinweise auf mögliche Erkrankungen liefern und die Entscheidung über weitere Untersuchungen unterstützen. Dafür braucht es aber noch größere Studien, vielfältigere Personengruppen und Messungen außerhalb der geschützten Laborbedingungen. Bis dahin bleibt der Laser ein sehr genauer Spürhund – nur ohne Nase.