Reparaturkolonne und Zwerchfellstimulator

US-Forscher entwickeln einen muskelbetriebenen Mikroroboter

Raumstationen und interplanetare Raumschiffe könnten in Zukunft mit einer Hülle aus Zucker ausgestattet werden. Das legen jedenfalls Forschungen an der University of California in Los Angeles nahe. Für den dort erfolgreich getesteten Mikroroboter, der seine Energie aus einer Glukoselösung bezieht, haben die Entwickler aber zunächst mal erdbezogenere Anwendungen im Sinn.

Wie der New Scientist in seiner neuesten Ausgabe berichtet, haben Carlos Montemagno und sein Team den ersten Mikroroboter gebaut, der sich mit Muskelkraft fortbewegt. Hierfür wurde ein 50 Mikrometer durchmessender Siliziumstab zu einem Bogen geformt und an der Unterseite mit einem Strang aus Herzmuskelfasern von Ratten verbunden. Die Kontraktionen dieser Muskelfasern sorgten dafür, dass dieser "Muskelbot" mit einer Geschwindigkeit von 40 Mikrometern pro Sekunde vorwärts kroch. Aufgrund der Geometrie der Konstruktion erfolgten Kontraktion und Entspannung nicht nur auf einem Punkt, sondern wurden in gerichtete Bewegung umgesetzt.

Der Siliziumbogen wurde mit gängigen Maschinen zur Mikrochipproduktion gefertigt und mit Kunststoff beschichtet. An der Unterseite wurde ein Goldstreifen für die Verbindung mit den Muskelzellen befestigt. Um den Muskel wachsen zu lassen, wurde der Bogen in eine Petrischale mit Muskelzellen in einer Glukosenährlösung gelegt. Nach drei Tagen waren die Zellen zu einer Muskelfaser gewachsen, die sich mit den Enden des Bogens verbunden hatten.

Ein großer Vorteil eines solchen Motors besteht darin, dass er keine Elektrizität benötigt, sondern die nötige Energie aus Glukose beziehen kann. Die wiederum kann zuvor in ausreichender Menge im jeweiligen Arbeitsbereich verteilt werden.

Montemagno hofft, dass diese Technologie Menschen mit beschädigten Zwerchfellnerven helfen kann, ohne künstliche Beatmung auszukommen. Statt die Beine eines Roboters zu bewegen, würden die Muskelfasern piezoelektrisches Material biegen und dadurch einige Millivolt Strom erzeugen, mit denen die Zwerchfellnerven stimuliert werden können. Glukose für die Energieversorgung wäre im Blutkreislauf mehr als genug vorhanden.

Die amerikanische Weltraumbehörde NASA, die Montemagno den Forschungsauftrag erteilt hat, hat allerdings ursprünglich an eine andere Anwendung gedacht: Ganze Schwärme muskelbetriebener Mikroroboter sollen eines Tages durch Mikrometeoriten verursachte Löcher in Raumschiffen und Raumstationen stopfen. Solche automatischen Reparaturkolonnen liegen aber wohl noch einige Jahrzehnte in der Zukunft. "Das Problem, wie sich all diese Mikroroboter untereinander verständigen sollen, ist noch nicht einmal angedacht", sagt Montemagno.

http://www.heise.de/tp/artikel/16/16847/1.html