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Nanotechnologie

Milliroboter zum Arzneitransport

31.01.2018  10:27 Uhr

Von Christina Hohmann-Jeddi / Winzige Roboter sollen in Zukunft im menschlichen Körper zum Einsatz kommen und zum Beispiel Arzneistoffe transportieren oder chirurgische Eingriffe ausführen. Einen neuen, besonders biegsamen Roboter stellen nun Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts (MPI) für Intelligente Systeme in Stuttgart vor.

Den Milliroboter zeichnet seine Beweglichkeit aus, heißt es in einer Pressemitteilung des Stuttgarter Instituts. Das winzige Vehikel, ein etwa 4 mm langer Streifen elastischen Silikons, kann sich auf verschiedene Arten bewegen, sodass sich der Milliroboter sogar durch eine komplexe Umgebung manövrieren lässt. Bisherige Kleinstroboter können sich dagegen nur eingeschränkt fortbewegen und stoßen vor allem auf unwegsamem Terrain an ihre Grenzen.

 

Anregungen für die Entwicklung des Milliroboters holten sich die MPI-Forscher in der Natur: »Wir schauen uns beim Bau von Robotern die Mechanik beim Bewegungsablauf zum Beispiel von Insekten an und lassen uns davon inspirieren«, sagt Professor Dr. Metin Sitti, Direktor der Abteilung für Physische Intelligenz. »Das Ergebnis bei unserem Milliroboter ist eine Mischung aus mehreren weichen Lebewesen wie Käferlarven und Raupen, aber auch ein Spermatozoid und eine Qualle standen Modell.«

 

Die unterschiedlichen Bewegungen kann der Roboter ausführen, weil die Wissenschaftler in seinen weichen Silikonkörper magnetische Partikel eingebettet haben, und zwar so, dass sich ein genau definiertes Profil der Magnetisierung ergibt. So können ihn die Forscher durch ein externes Magnetfeld antreiben und steuern. Indem sie die Stärke und die Richtung des Magnetfeldes ­variieren, verformen sie den Silikon­streifen auf unterschiedliche Weise. So kann der Milliroboter einen Hindernis­parcours absolvieren, wie er ihm auch im menschlichen Körper begegnen würde: Er kann auf Oberflächen laufen oder rollen, über Hindernisse springen, durch enge Röhren krabbeln und auf oder in einer Flüssigkeit schwimmen. Zudem kann er Objekte greifen, transportieren und gezielt ablegen.

 

Den Milliroboter testete Sittis Team in einer synthetischen Magenattrappe und in Hühnerfleischgewebe. Wenn die Forscher ihn dabei nicht direkt beobachten konnten, verfolgten sie mit Ultra­schall, wo und wie genau der ­Roboter sich seinen Weg bahnte. Bis solch ein Milliroboter in Patienten eingesetzt werden kann, sind zwar noch große Herausforderungen zu bewältigen: So muss er beweisen, dass er sich auch durch den menschlichen Körper steuern lässt. Doch die Forscher sind zuversichtlich, dass sie diese Hürden nehmen können.

 

Winziger Paketbote

 

»Uns schwebt vor, dass unser Milliroboter eines Tages Medikamente dorthin transportiert, wo sie gebraucht werden – ähnlich einer Paketlieferung an die Haustür«, sagt Sitti. »Wir wollen ihn bei minimalinvasiven Eingriffen am Patienten einsetzen: entweder, indem der Patient den Roboter schluckt oder wir ihn durch eine kleine Öffnung in der Haut in den Körper einführen.« Weltweit forschen Wissenschaftler an mobilen Kleinstrobotern, die in der Zukunft in der Medizin zum Einsatz kommen könnten. Ein Exemplar wurde schon bei einer Augenoperation bei Hasen verwendet (lesen Sie hierzu auch Nanotechnologie: Roboter im Blut, PZ 47/2016). /

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