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Nanotechnologie:Mini-Maschinen im Leib

Biohybridroboter, chemische Motoren, wachsame Nanopartikel: Forscher arbeiten an Möglichkeiten, den Körper besser zu erkunden.

(Foto: DGCS Universität Mexico)

Die aus dem Magen funkende Tablette ist erst der Anfang. Schon bald könnten winzige Roboter auch den hintersten Winkel des menschlichen Körper überwachen und heilen.

Sie leuchten wie zwei Autoscheinwerfer. Doch als sie sich bewegen, werden sie nicht größer, sondern bewegen sich flackernd zur Seite. Nicht lange, dann stehen sie still, als hätten sie in der Dunkelheit ihr Ziel erreicht. Byung-Wook Park blickt von seinem Lichtmikroskop auf: "Ich tippe, die Bakterien haben sich ungefähr acht tausendstel Millimeter bewegt. Das ist ein passables Ergebnis."

Die Bakterien, die Park durch die Linsen beobachtet, sind Escherichia Coli, die sich gerne im Darm des Menschen tummeln. Parks Exemplare sind allerdings besondere Exemplare: Sie wurden über Hunderte Generationen wie Rennpferde auf Geschwindigkeit hin gezüchtet. Für das Tempo sorgen Geißeln, die wie Korkenzieher geformt sind. Und eine erhöhte Säurekonzentration - ähnlich wie die Umgebung eines Krebsgeschwürs im Magen - gibt den schwimmenden Bakterien die Richtung vor. Am Ziel sollen sie phosphoreszierende Nanoteilchen aus Kunststoff abliefern, die an ihnen haften. "Das könnte natürlich auch ein medizinischer Wirkstoff sein", sagt Park. Somit wäre ein Weg gefunden, eines Tages Tumorzellen im Menschen gezielt zu attackieren.

Park ist Postdoc in der Abteilung für Physische Intelligenz am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart. Ihr Leiter, Metin Sitti, sitzt in weißen Shorts und hellblauem T-Shirt auf einem Drehstuhl neben Park. Seit Jahren - zuerst in Japan, in den USA und seit letztem Herbst in Deutschland - verfolgt Sitti das Ziel, mit nano- und mikrometerkleinen Robotern in den Mikrokosmos des Körpers abzutauchen. Winziger geht es kaum: Ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Miniaturmaschinen sollen im Körper punktgenau Medikamente abladen, detaillierte Innenansichten von Magen oder Lunge aufnehmen, Gewebeproben im Darm einsammeln oder gar mit winzigen Skalpellen operieren.

Komplett verrückt ist die Idee nicht. Weltweit arbeiten Robotiker an dem Projekt, das der US-Physiker Richard Feynman in einem Vortrag erstmals 1959 imaginierte, als er vom "schluckbaren Chirurgen" sprach. In den Sechzigerjahren begab sich dann in dem Science-Fiction-Film "Die fantastische Reise" ein bemanntes, geschrumpftes Mini-U-Boot in den Kopf eines Forschers, um dort ein Blutgerinnsel zu beseitigen. Doch was früher bloße Vision war, sei inzwischen in greifbare Nähe gerückt, meint Sitti: "Jüngste Fortschritte in der Mikrorobotik haben wichtige Hürden genommen, um den Traum Wirklichkeit werden zu lassen."

Noch schwimmen Parks Biohybridroboter nur in einer wässrigen Lösung. Das wird sich aber ändern, sobald am Stuttgarter Max-Planck-Institut 2016 ein Tierversuchslabor einsatzbereit sein wird. Dann werden die aufgerüsteten E.Coli-Bakterien in Mäuse- oder Kaninchenmägen tätig. Doch auch durch den Menschen wandern bereits erste Roboter. Etwa die PillCam, die Anfang der Nullerjahre in Europa und den USA auf den Markt kam. Die mit zwei Kameras ausgestattete Kapsel durchläuft den Magen-Darm-Trakt, nimmt Bilder der Schleimhaut des Dick- und Dünndarms auf und sendet sie an ein Speichergerät. Doch diese Kapseln sind mit zwei Zentimetern Größe ungelenke Schlachtschiffe für die Welt der Mikrorobotik.

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