Grundsätzlich ist der Ansatz so simpel wie brillant: Mikroroboter, die innerhalb eines menschlichen Organismus implementiert werden, könnten dort wichtige Aufgaben übernehmen. So wäre es denkbar, auf diese Weise Medikamente und andere Wirkstoffe gezielt an die richtige Stelle zu transportieren. Auch bei Untersuchungen – etwa Darmspiegelungen – oder sogar bei der Bekämpfung von Krebszellen könnten die kleinen Roboter zum Einsatz kommen. Doch die Praxis hinkt der Theorie noch deutlich hinterher. Denn bisher existieren solche Mikroroboter nur im Labor und auf dem Papier. Nun aber scheint Forschern an der amerikanischen Purdue University ein entscheidender Durchbruch gelungen zu sein: Sie implementierten einen solchen Mikroroboter im Darm einer Maus. Erstmals konnte die Technologie so in einem lebendem Organismus getestet werden.


Bild: Purdue University video/Elizabeth Niedert and Chenghao Bi

Der Roboter wird durch ein rotierendes Magnetfeld angetrieben

Zuvor allerdings waren einige Vorbereitungen nötig. So musste der Darm geleert, mit Salzlösung gefüllt und durch Atropin ruhiggestellt werden. Anschließend führten die Wissenschaftler den nur 800 mal 400 mal 100 Mikrometer großen Roboter in das Organ des Tieres ein. Ein rotierendes Magnetfeld sorgte daraufhin dafür, dass sich die Konstruktion um ihre eigene Querachse drehte. Auf diese Weise bewegte sich der Roboter wie ein kleines Rad durch den Darm der Maus. Übermäßig große Geschwindigkeiten wurden dabei nicht erreicht. So maßen die Forscher ein Tempo von 2 mm/s. Dies bringt aber auch Vorteile mit sich. Denn die vergleichsweise langsamen Begegnungen stellen sicher, dass die Darmwände unbeschädigt bleiben. Es steht also nicht zu befürchten, dass der Einsatz der Roboter letztlich mehr Schaden anrichtet als nutzt. Auch deshalb sollen nun weitere Experimente folgen.

Die Position kann mithilfe von Ultraschall bestimmt werden

Die Forscher lösten zudem ein schon seit längerer Zeit bestehendes Problem. Denn die Mikroroboter sind so klein, dass sie keine eigene Energieversorgung besitzen können. Folgerichtig können sie auch keine Daten übermitteln oder die eigene Position bestimmen. Möchte man die Position des Roboters von außerhalb des Körpers bestimmen, kann dies mithilfe von Röntgenstrahlen geschehen. Ein solches Vorgehen wäre allerdings extrem aufwändig. Die Forscher in den Vereinigten Staaten setzten daher auf hochfrequenten Ultraschall. Dieser ermöglichte es, die Bewegungen des Mikroroboters zu beobachten. Noch müssen die Wissenschaftler aber herausfinden, wie sie ihre Konstruktion am besten steuern können. Langfristig wäre es dann denkbar, mit den kleinen Robotern gezielt gegen kranke Zellen vorzugehen und so Tumore zu bekämpfen.


Via: Purdue University

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