Bastian sagt:
Nanoroboter: In den dunkelsten Visionen geraten diese Viecher ausser Kontrolle und werden uns alle auffressen. Andere wollen sie gerne in der Medizin einsetzen. Könnten die Nanoroboter doch Operationen ersetzen und so minimalinvasiv bei vielen Krankheiten helfen. Man stelle sich nur vor wie Nanoroboter gezielt zu Tumoren geschickt werden um ganz lokal dort ihre Ladung an Medikamenten abzuwerfen.

Das ist sicherlich eine wunderbare Vorstellung, doch bis dahin ist es ein weiter Weg. Denn für Nanoroboter tun sich ganz neue Probleme auf: Wie treibt man so kleine Dinge effizient an und wie steuert man sie vernünftig?

Schon der erste Punkt stellt eine große Herausforderung dar: Im Nanobereich wächst der Widerstand innerhalb von Flüssigkeiten zur Bewegung sehr stark an. Dazu ist es auch keine triviale Aufgabe einen winzigen Motor zu basteln der dazu noch stark genug sein könnte um die Nanoroboter vorwärts zu bewegen, von der Energiegewinnung ganz zu schweigen.

Und auch die Steuerung stellt einen vor Herausforderungen. Elektrische Steuereinheiten zu bauen in der Größenordnung ist extrem schwierig. Und chemische Signale funktionieren zwar prinzipiell. Die will aber niemand innerhalb von Menschen einsetzen.

Doch ein Team des NanoRobotics Laboratoy der Universität Montreals hat sich eines geschickten Schachzuges bedient und geschaut was die Natur bereits im Zuge der Evolution für Lösungen hervorgebracht hat. Und dabei stiessen sie auf magnetotaxische Bakterien. Diese Gruppe von Bakterien kann sich eigenständig fortbewegen mithilfe von Flagellaten und besitzt einen molekularen Motor der mit Protonen angetrieben wird. Darüber hinaus können diese Bakterien, wie der Name andeutet, Magnetfelder spüren und sich an diesen ausrichten und bewegen.

Und damit sind die Probleme des Antriebs und der Steuerung elegant gelöst. Ausprobiert haben die Forscher das Prinzip mit Bakterium MC-1. Diese können sich für ihre größe Erstaunlich schnell bewegen und können ihre Bewegungen an Magnetfeldern ausrichten. Um die Bakterien zu steuern kann man dabei ein handelsübliches Gerät zur Magnetresonanztomographie (MRT) oder auch Kernspin-Tomographie benutzen. Damit kann man die kleinen Bakterien nicht nur fernsteuern sondern auch gleich sichtbar machen.

Das die Bakterien im Blut ungefährlich sind und bereits nach gut 40 Minuten im Blut sterben und vom Immunsystem abgebaut werden zeigen erste Versuche an Ratten. Dieses Video zeigt wie die Bakterien in einem Gefäß mit 50 Mikrometer Durchmesser gesteuert werden. Der NewScientist hat übrigens ebenfalls einen Beitrag zum Thema.

Ein spannendes Feld der Medizin was sicherlich Zukunft hat, geht der Trend doch weiter zur Miniaturisierung und zu möglichst nicht-invasiven Eingriffen. Wer weiß ob diese kleinen Biester und ihre Verwandten Chirurgen nicht in ferner Zukunft arbeitslos machen werden.

Martel, S., Mohammadi, M., Felfoul, O., Zhao Lu, ., & Pouponneau, P. (2009). Flagellated Magnetotactic Bacteria as Controlled MRI-trackable Propulsion and Steering Systems for Medical Nanorobots Operating in the Human Microvasculature The International Journal of Robotics Research, 28 (4), 571-582 DOI: 10.1177/0278364908100924