Forscher um Rashid Bashir von der University of Illinois in Urbana-Champaign haben eine Art winzigen Bioroboter entwickelt, der sich mit einem Antrieb aus Muskelzellen fortbewegt. Die millimetergroße Maschine wackelt hauptsächlich dank ihrer speziellen telefonhörerartigen Form über eine Oberfläche, wenn die Zellen elektrisch aktiviert werden.

Biobot
© Screenshot aus Video zu Cvetkovic, C. et al.: Three-dimensionally printed biological machines powered by skeletal muscle. In: PNAS 111, S. 10125–10130, 2014
(Ausschnitt)
 Bild vergrößernBiomimetisches Muskelpaket
Die aus Hydrogel und Muskelzellen gefertige Maschine kann sich mit rund anderthalb Körperlängen pro Minute vorwärtsbewegen.

Dazu brachten Bashir und Mitarbeiter mit einem stereolithografischen Verfahren ein Hydrogel in eine geeignete Form. Diverse Biomoleküle und Wachstumsfaktoren brachten Skelettmuskeln dazu, in das nahezu flüssige Material einzuwandern. Auch beim Tissue Engineering werden Hydrogele verwendet, die dort als dreidimensionales Stützgerüst für das künstliche Gewebe dienen.

Wie Bashir und Kollegen berichten, bewegt sich ihr Bio-Bot mit einer Geschwindigkeit von mehr als anderthalb Körperlängen pro Minute zurück – oder anders gesagt: 156 Mikrometer pro Sekunde. Das ist nicht sonderlich viel, aber den Bau reiner Fortbewegungsmittel haben die Forscher ohnehin nicht im Sinn.

"Myriaden von Anwendungen"

Vielmehr sehen sie "Myriaden von Anwendungen" für biokompatible Maschinen, die zum Beispiel als miniaturisierte Pumpen eingesetzt werden könnten. Die Flexibilität, die durch den 3-D-Druck des Hydrogels entsteht, macht einen großen Formenreichtum möglich.

Eins der größten Probleme dabei ist die Versorgung des Gewebes mit Nährstoffen. Die Muskelzellen würden derzeit schnell absterben, wenn sie nicht in einer Nährlösung aufbewahrt würden. Für die Zukunft hoffen die Forscher, beim Bau noch Gefäßzellen mit in die Maschine zu integrieren, die dann ein Gefäßsystem bilden würden. Ähnliche Versuche werden derzeit ebenfalls bei der Entwicklung von künstlichem Gewebe für medizinische Zwecke unternommen.