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Chemikaliensensor

Gentechnik-Schaltkreis für die Haut

Ein Gel aus lebenden Bakterien zeigt Chemikalien auf der Haut an. Die Konstruktion soll Vorbild für biologische Maschinen aus dem 3‑D‑Drucker werden.
winziger Prozessor auf Finger

Ein Sensornetz aus gentechnisch veränderten Zellen wird auf die Haut geklebt und meldet Kontakt mit Chemikalien. Von dieser Konstruktion berichtet eine Arbeitsgruppe um Xuanhe Zhao vom Massachusetts Institute of Technology in "Advanced Materials". Der Sensor besteht aus einer Folie, auf die mit biologischer "Tinte" Schaltkreise aufgedruckt werden, in denen auf verschiedene Weise veränderte E. coli logische Operationen durchführen. Der Schaltkreis enthält Bakterien, die auf vorgegebene Chemikalien reagieren, sowie andere, die unter bestimmten Bedingungen fluoreszieren. Die Folie samt Schaltkreis klebten die Forscher auf die Haut von Versuchspersonen. Ist die Haut mit einer der Chemikalien in Kontakt gekommen, leuchtet der zugehörige Bereich des Schaltkreises auf. Der Sensor soll als Vorbild für biologische Strukturen dienen, die als Reaktion auf vorgegebene Reize bestimmte Aufgaben erfüllen.

Die "Tinte" besteht aus den Bakterien, einer Nährstofflösung, einem Vernetzungsmittel sowie kleinen Bläschen aus Kunststoff. Letztere verleihen dem Material die Konsistenz von Zahnpasta, so dass die gedruckten Strukturen nicht zerfließen. Durch UV‑Licht werden die Bläschen chemisch miteinander vernetzt, so dass ein stabiles Gel entsteht. Wie Zhao und sein Team zeigen, lassen sich auf diese Weise komplexe dreidimensionale Strukturen aus Bakterien drucken, zum Beispiel eine hohle Pyramide. So kann man Bakterien mit Hilfe eines 3‑D‑Druckers gezielt räumlich ordnen, unter anderem in dem Schaltkreis für das Sensornetz. Die dreidimensionalen Strukturen sind so stabil, dass sie beim Tragen auf der Haut nicht zerstört werden. Der Sensor selbst sei allerdings nur eine Demonstration der Möglichkeiten des Materials, so die Arbeitsgruppe – das Ziel der Forschung ist, per 3‑D‑Druck viele verschiedene interaktive biologische Geräte zu realisieren.

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