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Medizintechnik Nanoroboter bohrt sich durchs Auge

Einen Nanoroboter, der ohne Zerstörungen durchs Auge wandert, haben Stuttgarter Forscher entwickelt. Er soll als Fähre Medizin gezielt in schwer erreichbare Körperregionen befördern.
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Die Fortbewegung der Propeller erprobten die Forscher an einem von Magnetspulen umgebenen Schweineauge. (Foto: MPI)
Testlauf am Schweineauge

Die Fortbewegung der Propeller erprobten die Forscher an einem von Magnetspulen umgebenen Schweineauge. (Foto: MPI)

BerlinVon Nanorobotern erhoffen sich Mediziner große Fortschritte bei der gezielten Bekämpfung von Krankheiten. Die winzigen Maschinen sollen, mit Medikamenten beladen und in den Körper eingebracht, die zu behandelnden Körperregionen ansteuern und ihre Fracht punktgenau dort abliefern, wo sie gebraucht wird.

Doch dichtes Gewebe wie etwa im Glaskörper des Auges erschweren den Nanofähren die Fortbewegung. Der Glaskörper dient unter anderem der Stabilisierung unseres Auges, er besitzt eine gelartige Struktur und besteht aus Wasser, Hyaluronsäure und einem dichten Geflecht von Kollagenfasern.

Wer Medizin zur Netzhaut des Auges befördern soll, muss durch diese engmaschige, klebrige Barriere schlüpfen – für bisherige Modelle von Nanomaschinen eine kaum zu bewältigende Hürde. Jetzt haben Forscher des Max-Planck-Instituts für intelligente Systeme (MPI) in Stuttgart eine Nanofähre konstruiert, die auch dieses schwierige Terrain erfolgreich bewältigt.

Mit einer kleinen Nadel injizierten die Forscher Zehntausende ihrer Roboter in den Glaskörper des Auges. Die schraubenförmigen Nanomaschinen wurden dann durch Magnetfelder in Bewegung versetzt und wanderten Richtung Netzhaut. (Grafik: MPI)
Nanoroboter im Auge

Mit einer kleinen Nadel injizierten die Forscher Zehntausende ihrer Roboter in den Glaskörper des Auges. Die schraubenförmigen Nanomaschinen wurden dann durch Magnetfelder in Bewegung versetzt und wanderten Richtung Netzhaut. (Grafik: MPI)

„Wir uns von der Natur inspirieren lassen“, so Zhiguang Wu, Erstautor der Studie im Fachmagazin Science Advances, in der die Forscher ihre Entwicklung vorstellen. Um ihre 500 Nanometer großen, propellerförmigen Roboter möglichst schlüpfrig zu machen, überzogen sie diese mit einer Beschichtung ähnlich der auf den Blättern fleischfressender Kannenpflanzen (Nephentes).

In der Natur sorgen die Pflanzen so dafür, dass Insekten nach der Landung keinen Halt auf ihren Blättern finden und in die tödliche Fallgrube, den eigentlichen Verdauungsapparat, rutschen. „Diese Schicht ist so schlüpfrig wie die Teflon-Beschichtung einer Bratpfanne“, erläutert Wu.

Bei seinen Robotern sorgt die der Natur nachempfundene Beschichtung dafür, dass die Haftung zwischen den Molekülen im Glaskörper des Auges und der Oberfläche der Nanomaschinen möglichst klein bleibt. Gleichzeitig sind die Nanofähren so winzig, dass sie durch die Maschen des Kollagennetzes schlüpfen können, ohne dabei das empfindliche Augengewebe zu beschädigen.

Gesteuert werden die Fähren von außen mit Hilfe von Magnetfeldern. Dazu wird bei der Herstellung der Roboter etwas Eisen eingebaut. Wie gut sich die Nanomaschinen auf diese Weise steuern lassen, zeigte sich bei Versuchen mit präparierten Schweineaugen.

Mit einer kleinen Nadel injizierten die Forscher dabei Zehntausende ihrer schraubenförmigen Roboter in den Glaskörper des Auges. Magnetspulen sorgten dann dafür, dass sich die Nanopropeller drehten und nach vorne bewegten. Schließlich landete der so bewegte Roboterschwarm im Bereich der Netzhaut, dem angestrebten Endpunkt der Reise.

Doch das Auge ist nicht das einzige Ziel, dass die MPI-Forscher für ihre Nanomaschinen anpeilen. Das Team arbeitet bereits daran, die Nanofahrzeuge eines Tages als Transportmittel für Medikamente auch in anderen Körperregionen einzusetzen.

„Wir wollen unsere Nanopropeller als Werkzeuge für die Behandlung von Krankheiten einsetzen, bei denen der Problembereich schwer zugänglich und von dichtem Gewebe umgeben ist“, so Tian Qui, einer der am Projekt beteiligten Wissenschaftler. „Nicht allzu weit in der Zukunft werden wir sie mit Medikamenten beladen können.“

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