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Biobots: Muskelzucken unterm Stroboskop

Forscher haben das künstliche Muskelgewebe von Minirobotern genetisch so manipuliert, dass sie sich mit Licht steuern lassen. Diese Biobots sollen nun als Bausteine für größere Maschinen dienen.
Lichtgesteuerte künstliche Muskeln.

Licht bedeutet Leben. Mit Licht beginnt schon in der Bibel die Schöpfungsgeschichte, und auch bei Frankenstein-Filmen zucken die Blitze im Labor, wenn das Monster erweckt wird. Wir wissen nicht, ob sich Rashid Bashir vielleicht wie Gott fühlte oder wie Frankenstein, als er zum ersten Mal seine "Kreatur" im Labor zappeln sah.

Ganz sicher aber waren er und seine Kollegen von der University of Illinois in Urbana-Champaign über die Miniroboter, deren künstliche, genetisch manipulierte Muskeln sich durch Lichtblitze steuern lassen, sehr glücklich. Nach Angaben der Forscher haben sie damit eine neue Klasse von Biobots geschaffen, also von biologisch inspirierten Minirobotern, die die Grundlage für größere Roboter sein sollen.

© Ritu Raman, University of Illinois
Optogenetischer Biobot
Ein Biobot mit künstlichen Muskeln bewegt sich im Blitzlicht. Die Forscher wollen diese Miniroboter als Bausteine für größere Maschinen verwenden.

In früheren Versuchen hatten die Forscher um Bashir künstliche Muskeln bereits mit elektrischen Feldern angesteuert. Doch dieser Ansatz lässt es nicht zu, nur bestimmte Gebiete des Muskels zu stimulieren. Anders ist das, wenn optogenetische Methoden ins Spiel kommen. Damit kann man das Erbgut bestimmter Zellen so verändern, dass sie ein Protein bilden, das auf Licht einer bestimmten Wellenlänge reagiert. Auf diese Weise können gewisse Bereiche des Muskels gezielt gereizt werden. Schließlich lassen sich mit der optogenetischen Methode die Biobots dann mit dem passenden Licht in verschiedene Richtungen lenken, so die Idee.

Das Muskelgewebe in den aktuellen Experimenten stammte aus einer Zelllinie von Mäusen. Ringförmig ließen es die Forscher um ein dreidimensional gedrucktes flexibles "Skelett" mit bis zu zwei Zentimetern Länge wachsen. Die Muskelringe erinnern dabei an Gummibänder, die sich um das Skelettgestell wickeln. Sie waren so dünn, dass problemlos Licht und Nährstoffe in sie eindringen konnten.

Die Skelette mit den optogenetischen Muskeln sollen in Zukunft als Bausteine für ein modulares System dienen. "Mit den Ringen können wir zwei beliebige Gelenke des 3-D-Druck-Skeletts verbinden", sagt Bashir. "Wir können viele Beine und Ringe verwenden. Daraus kann man komplexere Systeme aufbauen." Die Forscher sehen Anwendungsmöglichkeiten in den Bereichen Gesundheit und Umwelt. So könnten die Biobots als Sensoren Signale in ihrer Umgebung wahrnehmen und direkt darauf reagieren.

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