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Nanobionik: Spinat spürt Sprengstoff auf

Es wird benötigt: Spinat, etwas Erde, ein paar Kohlenstoffnanoröhrchen, Peptide, ein Laser, ein Smartphone und natürlich ein wenig Sprengstoff.
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Spinat hat sich von einem gesunden Nahrungsmittel zu einem wahren Superhelden weiterentwickelt. Zumindest, wenn man ihn so anwendet wie Forscher vom Massachusetts Institute of Technology (MIT): Sie haben Spinatpflanzen mit Kohlenstoffnanoröhrchen und Peptiden so modifiziert, dass sie Sprengstoffe aus dem Boden nachweisen können.

Pflanzen tauschen kontinuierlich Wasser und andere Partikel mit ihrer Umwelt aus. Deshalb eignen sie sich hervorragend zum Nachweis von Molekülen, die in geringen Konzentrationen im Boden vorkommen, da diese von den Wurzeln aufgenommen werden und sich mit der Zeit in den Blättern anreichern. Wissenschaftler um Min Hao Wong vom MIT machen sich das zu Nutze.

Für ihr Experiment pflanzten sie zunächst Spinat in kleine Becher. Die Transformation in die Superpflanze begann damit, dass sie die Kohlenstoffnanoröhrchen samt Peptiden auf die Blätter spritzten. Die Röhrchen wanderten von dort ins Innere der Pflanze. Anschließend gaben die Forscher zu Testzwecken etwas Pikrinsäure in die Erde, einen Sprengstoff, der unter anderem in Granaten aus der Zeit des Ersten Weltkriegs verwendet wurde. Innerhalb von 5 bis 15 Minuten lasse sich dann an den Blättern ablesen, ob der Spinat den Sprengstoff "entdeckt" hat, schreiben die Wissenschaftler.

Entscheidend dafür ist die Fluoreszenz der Nanoröhrchen. Strahlt man sie mit einem Laser an, so beginnen sie schwach zu leuchten. Heftet sich eine andere Substanz, wie etwa der Sprengstoff, an das mit ihnen verbundene Peptid, nimmt die Intensität des abgestrahlten Lichts ab. Anhand des Unterschieds lässt sich dann feststellen, ob Sprengstoff im Boden ist oder nicht. Für den Nachweis genügt sogar eine normale Smartphone-Kamera, wenn man deren Infrarotfilter entfernt.

Wie praktikabel es tatsächlich ist, mit der Spinattechnik alte Granaten aus dem Ersten Weltkrieg aufzuspüren, muss sich noch zeigen. Zumindest im Prinzip eignet sich das Verfahren aber auch für den Nachweis anderer Substanzen; es kommt ganz darauf an, welches Peptid man an die Nanoröhrchen heftet. So gelang es dem Team bereits, den Nachweis von Dopamin in den Spinatblättern zu demonstrieren. Und vermutlich ist die Technik nicht einmal auf Spinat angewiesen; ähnliche Pflanzen mit großen Blättern dürften sich ebenfalls dafür eignen.

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