{{{sourceTextContent.title}}}

Mikromaschinen mit medizinischem Potenzial, die mit Hilfe von elektrischen Feldern gebaut werden

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Mikromaschinen, die in unserem Körper funktionieren, sind immer noch meist ein Traum, aber es ist ein würdiges Ziel, das die Medizin revolutionieren könnte. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für intelligente Systeme in Deutschland haben gerade einen Schritt in diese Richtung getan, indem sie einen Weg entwickelt haben, wie sich winzige mechanische Komponenten zu komplexen und funktionalen Geräten zusammenfügen lassen

{{{sourceTextContent.description}}}

Dieser Ansatz kann die Entwicklung von Mikromaschinen ermöglichen, die durch unseren Körper reisen, um Krankheiten zu diagnostizieren, Medikamente zu liefern und therapeutische Aufgaben zu erfüllen.

Die Komponenten der neu geschaffenen Mikromaschinen sind etwa halb so dick wie ein menschliches Haar. Im Gegensatz zu den meisten bisherigen Ansätzen, bei denen verschiedene mikroskopische Geräte miteinander verbunden wurden, ist das Max-Planck-Team nicht auf Magnetpartikel innerhalb eines Magnetfeldes oder chemische Bindungen angewiesen. Stattdessen wird ein elektrisches Feld mit einem präzisen Gradienten verwendet, um einen Kunststoffrahmen aus einem Isoliermaterial zu polarisieren, der mit Quarzglas oder zusätzlichem Kunststoff gekoppelt ist. Einmal polarisiert, beeinflusst dieser Rahmen das elektrische Feld um sich herum, abhängig von der Form des Rahmens in Bezug auf das Feld, was mit Hilfe einer Computersoftware vorhergesagt werden kann. Durch die Manipulation der Formen der Rahmen verschiedener Komponenten können sie so gestaltet werden, dass sie sich im elektrischen Feld gegenseitig anziehen. Um ihr Konzept vorzustellen, konnten die Forscher winzige Fahrzeuge mit Magnetkugeln als Räder herstellen. "Wir haben das Chassis mit Radtaschen konstruiert, weil dadurch strukturell Kräfte erzeugt werden, die ideal sind, um die magnetischen Räder anzuziehen", sagte Yunus Alapan, einer der Forscher, in einer Pressemitteilung. "Nur Sekunden nachdem wir das elektrische Feld eingeschaltet hatten, wurden die Räder in die Radtaschen gezogen." Da die resultierende Struktur nicht sehr fest verbunden ist, können sich die Räder ihrer mikroskopischen Fahrzeuge immer noch drehen, als ob sie auf einer Achse wären. Mit Hilfe eines Magnetfeldes konnten die Forscher die Räder zum Drehen bringen.

Das Team entwickelte auch eine Mikropumpe und war in der Lage, eine Mikrokugel zu manipulieren, um das herzustellen, was sie als miniaturisierten Stoßfängerwagen bezeichnen.

All dies klingt nach einer guten Zeit für einen Haufen Ingenieure, aber das Potenzial für ihre Forschung kann beträchtlich sein. "Mikromaschinen mit hoher Mobilität könnten in Zukunft dazu genutzt werden, Medikamente zur Manipulation einzelner Zellen zu liefern - derzeit ist der Bau von Maschinen dieser Größe eine große Herausforderung", sagt Metin Sitti, ebenfalls an der Forschung beteiligter Wissenschaftler. "Unser neuer Ansatz hat das Potenzial, die Komplexität einer solchen Konstruktion zu reduzieren".