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Nanotechnologie:Vorstoß in den hintersten Winkel des Körpers

Kleiner ist eine Tablette der kalifornischen Firma Proteus Digital Health, in der sich ein Quadratmillimeter großer Funkchip verbirgt. Wird sie geschluckt, löst sich ihr Mantel auf und der mit Magnesium und Kupfer beschichtete Chip kommt in Kontakt mit Magensäure. Fünf bis zehn Minuten lang hat der Chip dann genügend Energie, um Daten über die Konzentration bestimmter Arzneimittel im Magen an ein High-Tech-Pflaster auf der Haut zu schicken. Das leitet die Information weiter an eine App. So lässt sich zum Beispiel kontrollieren, ob ein Patient tatsächlich die verschriebenen Medikamente einnimmt.

Doch auch diese Tablette bewegt sich nicht im Mikro- oder Nanobereich, in dem Ingenieure wie Sitti die Zukunft der Miniroboter sehen. Sie wünschen sich kleinere, wendigere und vielseitigere Gefährte, die noch in die letzten Winkel des Körpers vorstoßen. Die Vorteile sind klar: Während Pillen sich über den Magen im ganzen Körper verteilen und bei Injektionen nur ein Teil des Wirkstoffs am gewünschten Ziel angelangt, könnten Nano- und Mikroroboter direkt zu Tumoren vordringen oder mit Minibohrern Blutklumpen in Adern beseitigen.

Die winzigen Maschinen könnten Abwehrreaktionen hervorrufen

Um das zu bewerkstelligen, müssen die Roboter mit dem ungewohnten Mikrokosmos des Körpers zurechtkommen: "Wenn Sie in die Region der Mikro- und Nanometer absteigen, helfen klassische Vorstellungen von Robotern oder Künstlicher Intelligenz nicht viel weiter", sagt Bradley Nelson vom Institut für Robotik und Intelligente Systeme der ETH Zürich. Je kleiner ein Objekt ist, desto stärker hat es mit dem Widerstand einer Flüssigkeit zu kämpfen. Sie wird zäh wie Honig. Außerdem muss die Minimaschine mit Energie versorgt werden. Nennenswerte Akkus in dieser Größenskala gibt es aber nicht, genauso wenig wie Bordcomputer. Außerdem besteht die Gefahr, dass diese winzigen Maschinen das Immunsystem des Körpers alarmieren und Abwehrreaktionen hervorrufen.

Trotz dieser Hindernisse gibt es längst einen - oft bereits an Tieren getesteten - Fuhrpark an Maschinen, die diese Probleme erfolgreich umschiffen. Es sind allerdings keine smarten Roboter mit lernfähiger Software. Die Intelligenz sitzt vielmehr im Material. David Gracias an der Johns Hopkins University in Baltimore etwa hat kabellose, seesternförmige Mikrogreifer mit nur 500 Mikrometer im Durchmesser entwickelt. Die entlässt er zu Hunderten in den Verdauungstrakt. Dort löst sich ihr wasserlöslicher Kunststoffüberzug auf und setzt die Greifer frei, die dann ihre Finger automatisch nach innen biegen. Einige umschließen und lösen so Gewebe aus einem Darmtrakt. Nach einigen Stunden können die Greifer dann aus dem Stuhl des Patienten zurückgewonnen werden. Der Robotiker hat das System kürzlich in Schweinen getestet und festgestellt, dass rund ein Drittel von ihnen Gewebeproben einsammeln. Das wäre eine schonende Biopsie für Patienten, die aufgrund von Entzündungen keine Darmspiegelung vertragen.

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