Mikroroboter bewegt sich durch Darm einer lebenden Maus

Forschern in den USA ist es gelungen, einen winzigen Roboter in den Darm einer lebenden Maus zu bringen und dort voranzutreiben.

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Der Mikroroboter auf einem US-amerikanischen Penny

(Bild: Purdue University)

Von
  • Hans-Arthur Marsiske

Die Idee, winzige Roboter in den Körper einzuschleusen, damit sie gezielt krankhafte Zellen bekämpfen, ist nicht neu. Zahlreiche Systeme wurden bereits in Laborexperimenten erprobt. Forschern der US-amerikanischen Purdue University ist jetzt erstmals ein Test in einem lebenden Organismus gelungen.

Wie das von David J. Cappelleri geleitete Forschungsteam in der aktuellen Ausgabe von Micromachines berichtet, wurden die 800 × 400 × 100 Mikrometer großen Roboter in den Darm einer Maus eingeführt. Wie bei einer gewöhnlichen Darmspiegelung war der Darm zuvor entleert, mit Salzlösung gefüllt und außerdem mithilfe von Atropin ruhiggestellt worden. Der mit Neodym-Eisen-Bor dotierte Roboter wurde durch ein rotierendes Magnetfeld in Bewegung versetzt, sodass er sich um seine Querachse drehte und dadurch wie ein Speichenrad vorwärts und rückwärts bewegte.

(Quelle: Purdue University)

Eine besondere Herausforderung beim Einsatz von Mikrorobotern im lebenden Körper sei deren Lokalisierung, schreiben die Forscher. Sie seien zu klein für eine eigene Energieversorgung oder Datenverarbeitung und könnten daher keine Daten übermitteln oder ihre Position selbst bestimmen. Das müsse von außen geschehen. Manche Visualisierungsverfahren wie Röntgenstrahlen seien jedoch sehr aufwendig, andere wie Magnetresonanztomographie vertrügen sich zudem nicht mit der magnetischen Aktuation der Roboter. Besser geeignet für den klinischen Einsatz sei hochfrequenter Ultraschall. Damit konnten Cappelleri und sein Team jetzt tatsächlich die Bewegungen des Roboters im Mäusedarm beobachten und filmen.

Die gemessene Geschwindigkeit des Roboters lag bei 2 mm/s. Bei einem Vergleichstest im Reagenzglas mit einprozentiger Carboxymethylcellulose-Lösung, deren Viskosität etwa 4500-mal so hoch ist wie die von Salzlösung, schaffte er nur 0,2 mm/s. Im noch zähflüssigeren Ultraschallgel blieb er stecken.

Die bei der Fortbewegung im Darm gemessenen Kräfte seien so gering gewesen, dass eine Schädigung der Darmwände nicht zu befürchten sei, schreiben die Forscher. Sie sind zuversichtlich, dass Mikroroboter zukünftig nicht nur Darmspiegelungen erleichtern oder teilweise ersetzen, sondern auch in anderen Körperregionen eingesetzt werden können, etwa um Medikamente möglichst effizient zur Wirkung zu bringen.

(mho)