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Ferngesteuert durch die Körpersäfte Die Robo-Spermien kommen

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MagnetoSperm in Aktion.

(Foto: I.S.M. Khalil/GUC & S. Misra/U.Twente)

Winzig kleine Robo-Helfer, die durch Körperflüssigkeiten gleiten, Medikamente zielgenau abladen oder künstliche Befruchtungen durchführen können: Was nach Zukunftsmusik klingt, ist in den Laboren der Forscher bereits Realität. Die Vorlage dazu kommt aus der Natur.

Künftig könnten ferngesteuerte Mikroroboter gezielt Medikamente in erkrankte Regionen des menschlichen Körpers transportieren. Einem Team um Islam Khalil von der Deutschen Universität in Kairo und Sarthak Misra von der Universität Twente in den Niederlanden ist es gelungen, Roboter im Nanometerbereich mit einem Antrieb auszustatten. Aufgrund der sehr geringen Größe galt dies bisher als schwierig, da die meisten Motoren zu viel Platz benötigen. Dank eines Vorbilds aus der Natur gelang es den Forschern nun jedoch, diese Beschränkungen zu umgehen, wie sie in der Fachzeitschrift "Applied Physics Letters" bekannt geben.

Damit die winzigen Roboter durch Körperflüssigkeiten schwimmen können, haben die Forscher das menschliche Spermium als Designvorlage genutzt. Kontrolliert wird der Mikroroboter mit einem schwachen Magnetfeld. So erklärt sich auch der Name des neuen Mikro-Roboters: "MagnetoSperm". Er ist 322 Mikrometer (Tausendstel Millimeter) lang. Sein Kopf ist mit einer 200 Nanometer (Millionstel Millimeter) dicken Schicht einer Kobalt-Nickel-Legierung ausgestattet. Die flexible Geißel besteht aus dem Kunststoff SU-8. Zwar sind die Roboter unglaublich klein, im Vergleich mit ihren Vorbildern werden sie jedoch zu Riesen. Menschliche Spermien sind mit einer Gesamtlänge von etwa 0,06 Millimetern fünfmal kleiner als die mechanische Kopie.

Gezielte Steuerung möglich

Wird MagnetoSperm einem magnetischen Feld der Stärke von fünf Millitesla - in etwa die Stärke eines Kühlschrankmagneten - ausgesetzt, bewegt sich sein Kopf hin und her. Das wiederum löst eine Gegenbewegung der Geißel aus, die für Schubkraft sorgt. Die Geschwindigkeit der Bewegung ist von der Frequenz des Magnetfeldes abhängig. Durch die Ausrichtung des Magnetfeldes können die Forscher die Richtung der Bewegung bestimmen. Ein Rennen mit menschlichen Spermien würde MagnetoSperm trotz seiner Größe jedoch klar verlieren. Noch sind Samenzellen um ein Dreifaches schneller als die Robo-Schwimmer.

MagnetoSperms zukünftige Einsatzgebiete sind zahlreich. Neben der präzisen Verabreichung von Medikamenten sollen die Mikroroboter irgendwann künstliche Befruchtungen, das Sortieren von Zellen oder das Reinigen verstopfter Blutgefäße durchführen. Des Weiteren könnten die winzigen Robo-Schwimmer bei der Manufaktur im Nanobereich wichtige Dienste erfüllen. "Der technologische Fortschritt macht viele Produkte immer kleiner und es ist schwieriger, auf Mikro- und Nanometerebene Objekte zusammenzusetzen", wird Khalil in einer Mitteilung zur Studie zitiert.

Damit die Mikroroboter irgendwann einmal wirklich solch komplexe Aufgaben übernehmen können, müssen diese kleiner und schneller werden. Dafür werden neue Materialien vonnöten sein. Derzeit arbeiten die Forscher an der Herstellung von neuen Nanofasern, die als Geißel eingesetzt werden sollen.

Quelle: ntv.de