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Gassensoren: Schnüffelnde Transistoren

Eine perfekte Nase könnte Sprengstoff auffinden, Lebensmittel überprüfen und alle erdenklichen Emissionen kontrollieren. Doch bei der Entwicklung eines verlässlichen elektronischen Spürsinns müssen Forscher noch manches Problem lösen.
Nase

Welcher Organsinn ist der undankbarste und scheint auch der entbehrlichste zu sein? Der des Geruchs. Es belohnt nicht, ihn zu kultivieren oder wohl gar zu verfeinern", schrieb der Philosoph Immanuel Kant im 18. Jahrhundert. Ein recht drastisches Urteil und wohl auch nicht ganz zutreffend, wie jeder weiß, der schon einmal Schnupfen hatte: Die von Speisen und Getränken ausgehenden Düfte werden im Mundraum über den Rachen auch den Riechrezeptoren zugeführt. Wäre dem nicht so, würden wir Rotweinen keine Vanillenote zuschreiben und Fernsehkochduelle lediglich nach den Geschmacksgrundkategorien sauer, salzig, süß, bitter und glu­ta­matartig (umami) entscheiden. Zudem kann der Geruchssinn Leben retten: indem er vor giftiger und verdorbener Nahrung, toxischen Gasen oder Raubtieren warnt.

Vor allem diese einzigartige Fähigkeit veranlasst Forscher seit gut 30 Jahren, künstliche Nasen zu entwickeln, die den Riechsinn der Säugetiere mit technischen Mitteln zumindest ansatzweise imitieren. Sie könnten in der Lebensmittelherstellung Gärungsprozesse überwachen oder die Frische transportierter Produkte prüfen, in der medizinischen Diagnostik Mikroben, in der Sicherheitstechnik Nervengase und Sprengstoffe aufspüren. Denn Menschen oder auch eigens geschulte Tiere vermögen nicht alle solche Stoffe zu riechen. Abgesehen davon: Lebewesen ermüden, ihre Wahrnehmung gewöhnt sich an einen Dauerreiz und ist überdies stets subjektiv. Der amerikanische Erfinder Alexander Graham Bell klagte deshalb 1914 in einem Vortrag: "Haben Sie je versucht, einen Geruch zu messen? Kann man sagen, dass ein Geruch doppelt so stark ist wie ein anderer? Wenn Sie den Ehrgeiz haben, eine neue Wissenschaft zu begründen, messen Sie einen Geruch..."

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  • Quellen

Boeker, P. : Elektronische Nasen: das methodische Konzept und seine Problematik. Teil 1: Einführung und Problemlage. In: Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft 70, S. 314 – 320, 2010

Boeker, P. et al.: Methodik und Technik der Online-Geruchsmessung. In: Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft 63, S. 283 – 289, 2003

Radhika, V. et al.: Chemical Sensing of DNT by Engineered Olfactory Yeast Strain. In: Nature Chemical Biology 3, S. 325 – 330, Juni 2007

Stitzel, S. E. et al.: Artificial Noses. In: Annual Review of Biomedical Engineering 13, S. 1 – 25, 2011