Medikation der Zukunft Mikro-Roboter im Körper

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Forscher können winzigste Schwimmer aus Glas mit Licht dirigieren. Sie sollen künftig einmal gezielt Krankheitsherde im Körper behandeln können.

Clemens Bechinger vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme und der Universität Stuttgart ist in der physikalischen Grundlagenforschung tätig und entwickelt sogenannte „Mikroschwimmer”.

Prof. Dr. Clemens Bechinger (Foto: http://www.uni-stuttgart.de/home/ - Universität Stuttgart)
Prof. Dr. Clemens Bechinger forscht am 2. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart. http://www.uni-stuttgart.de/home/ - Universität Stuttgart

Im Zentrum stehen dabei Antriebs- und Steuerungsmöglichkeiten der winzigen Partikel, die in dem Forschungsprojekt aus Glas bestehen. In der Natur finden sich häufig Geißeln oder Zilien, mit denen sich zum Beispiel Bakterien oder auch Spermien durch Flüssigkeit bewegen.

Grafik: Sperma schwimmen auf Eizelle zu. (Foto: Getty Images, Thinkstock -)
Spermien schwimmen mit Hilfe von Geißeln zur Eizelle. Thinkstock -

Die Natur zu imitieren wäre für die Forschung jedoch technisch zu aufwendig gewesen, so Bechinger im Interview: „Die Idee ist, wir wollen Millionen, Milliarden davon herstellen. Daher sind wir auf einen ganz einfachen Mechanismus angewiesen.” Die Ausstattung der gläsernen Mikroschwimmer mit einer Kohlenstoffschicht bildete schließlich die Lösung: Die Wissenschaftler überziehen die Hälfte der winzigen Glaskügelchen mit diesem Stoff. Anschließend beleuchteten Sie die Teilchen, die in Wasser mit einer löslichen, organischen Substanz schwimmen. Hierdurch entwickelt sich ein Flüssigkeitsstrom an der Oberfläche der Teilchen, der den Antrieb für die Mikroschwimmer bildet ­ - wie ein Kind, dass auf einer Luftmatratze liegt, paddelt und sich dadurch in die entgegengesetzte Richtung übers Wasser bewegt. Durch die Steuerung des Lichteinfalls können die Mikroschwimmer nun navigiert werden.

Nanopartikel unter dem Mikroskop (Foto: SWR, SWR -)
Ähnlich wie diese Nanopartikel, lassen sich die Mikroschwimmer unter dem Mikroskop beobachten. SWR -

Die entwickelten Mikroschwimmer sind so klein, dass sie durch Arterien und Venen passen. In Zukunft könnten sie, milliardenfach produziert, als Taxis im menschlichen Körper dienen. Denkbar wäre, dass sie Wirkstoffe gezielt an ausgewählte Orte transportieren. Die Wissenschaftler würden in diesem Fall einen ganzen Schwarm von Mikroschwimmern einsetzen, um zuverlässig Stoffe an ihr Ziel zu transportieren – denn ein großer Schwarm an Taxis würde sicherstellen, dass zum Beispiel ausreichend Wirkstoff ans Ziel gelangt. Ist dies auch ein in der Wissenschaft diskutiertes Szenario, so sieht sich Bechinger selbst mit seiner Forschung „noch ganz am Anfang”.

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