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Robotik: Mit Muschelroboter durch Blut und Schleim

"Muschel-Bot" ist ein kleiner Roboter, der Eingriffe in unzugänglichen Teilen des menschlichen Körpers wie Blutgefäßen ermöglichen soll. Seine Kernkompetenz: schneller schwimmen auch in Schleim.
Mikro-MuschelLaden...

Seit Jahren optimieren Forscher winzige Roboter, die als medizinische Helfer durch unsere Blutbahnen patrouillieren: Sie sollen Medikamente an unzugängliche Stellen liefern oder Blutgerinnsel in den Adern auflösen. Besonders der Antrieb der Mikroroboter erweist sich dabei aber als problematisch: Das Gerät muss sich zuverlässig durch verschiedene Körperflüssigkeiten bewegen, darf dabei aber keinesfalls etwas kaputt machen. Meist greifen Wissenschaftler dabei auf mechanische Varianten des von Spermien und Bakterien bekannten Geißelantriebs zurück. Forscher des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme in Stuttgart präsentieren jetzt eine vielleicht einfachere Antriebsmethode für ihren schwimmenden Mikroroboter.

Muschel aus dem 3-D-Drucker

Der neue Roboter der Stuttgarter Wissenschaftler sieht aus wie eine Miniaturmuschel: Er besteht aus zwei Schalen, die mit einem Scharnier verbunden sind, und ist so klein, dass er nicht in den engen menschlichen Gefäßen stecken bleiben würde. Die Formen für seine 300 Mikrometer breiten Schalen können im 3-D-Drucker produziert werden. Zwei Magnete an den Außenseiten der Schalen ermöglichen es, die Roboterschalenhälften über ein externes Magnetfeld stoßweise zu öffnen und zu schließen. So produziert er eine Schubkraft, die ihn vorantreibt – er schwimmt so wie eine echte Muschel.

© Ines Jurkschat
Schwimmende Pilgermuschel
Manche Muschelarten wie die Pilgermuschel können sich durch das Auf- und Zuklappen ihrer Schalen fortbewegen.

Einfacher als bisherige Antriebe

Blut, Speichel, Schleim und andere zähflüssige Körpersekrete verhalten sich allerdings ganz anders als Wasser. Der Muschelbot würde in solchen Medien schlicht auf der Stelle schwimmen, wenn er – wie seine größeren biologischen Vorbilder – die Schalen mit derselben Geschwindigkeit auf- und zuklappen würde. Daher öffnen sie sich gezielt langsam und schließen sich schnell – oder andersherum. So schafft es der kleine Roboter, sich in zähflüssiger Umgebung fortzubewegen.

Das Besondere an dem Muschelbot ist seine einfache Bauweise. Andere Mikroschwimmsysteme orientierten sich bisher oft an begeißelten Schwimmern wie Bakterien und Spermien. Diese überwinden die Kräfte in zähen Flüssigkeiten durch einen ausgefeilten und aufeinander abgestimmten Schlagrhythmus ihrer vielen haarförmigen Fortsätze. Ein technisches Beispiel ist der Sperma-Bot, den Forscher der Deutschen Universität in Kairo kürzlich präsentiert hatten: Dieses künstliche Spermium bewegt sich mit Hilfe seines Schwanzes fort.

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  • Quellen
Nature Communications 10.1038/ncomms6119, 2014

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