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Fortschritte der Nanomedizin : Schlüpfrige Roboter im Auge

Noch allerdings würden diese  rohen, „nackten“ Nanopropeller im Körper nicht weit kommen. Der Körper, unser Gewebe, ist auch in den Zwischenräumen zwischen den Zellen so voller Hindernisse, dass die Nanoroboter auch mit starkem  Magnetantrieb von außen nicht weit kämen. Selbst im Auge sind die Stuttgarter Forscher auf solche massiven Hindernisse gestoßen – in Schweineaugen wohlgemerkt, und nur im Experiment im Labor. Der Glaskörper des Auges erscheint für uns zwar durchsichtig und klar, weil auch nur so das Licht die Netzhaut im Augenhintergrund erreichen kann. Der flüssigkeitsgefüllte Augapfel ist aber bis zum Rand angefüllt mit Biomolekülen, Kollagenfasern etwa, die auf molekularer Ebene wie ein dichtes Fangnetz für die beweglichen Nanopropeller wirken.

Elektronenmikroskopische Aufnahme der frisch produzierten, nebeneinander aufgebauten Nanopropeller, von denen jedes einzelne eine Dicke von etwa 500 Nanometern (Millionstel Millimeter) aufweist.

Ein Durchkommen wäre für die Nanofahrzeuge in der Rohform kaum möglich. Der eigentliche Clou der  Stuttgarter Forscher besteht deshalb darin, die Roboter biogängig zu machen. Dafür haben sie eine „schlüpfrige“ Beschichtung für die Propeller entwickelt – eine doppelte Antihaftbeschichtung, hart wie Teflon und ebenso glatt. Eine Kombination aus Komponenten der Natur und der Technik , darin liegt das Geheimnis der glitschigen  Nanoroboter. Nach der ersten Beschichtung, die quasi als Haftgrund dient, wird eine Schicht mit flüssigem Fluorkohlenstoff aufgetragen, die extrem stabil auch bei Druck ist und vor allem die Risse und Löcher – die Rauigkeit – der Roboteroberfläche maximal verringert.

Der Aufbau dieser Teflonschicht und der dafür verwendete Perfluorkohlenstoff, das äußere Material, sind der Oberfläche einer berüchtigten fleischfressenden Pflanze nachgeahmt: Nepenthes, die in den Tropen weit verbreitete Krugpflanze, hat die Lippen an der Oberseite  und die Innenseite der Blattkelche damit ausgestattet, und dort sorgt die Antihaftschicht dafür, dass Insekten, die in den Kelch geraten, nach unten  in den klebrigen Magen der Pflanze, rutschen. 

„Teflon“-Vorbild der Nanoforscher: die Krugpflanze, hier: Nepenthes gracilis aus Kolumbien.

So gesehen sind die Stuttgarter Nanoroboter-Schwärme auch das Ergebnis der Bionik-Forschung – Natur als Vorbild, wie so vieles in der modernen Ingenieurskunst und Materialforschung. Von der technischen Anwendung in der Medizin freilich sind die magnetischen Nanoroboter noch immer weit entfernt. Fischers  Gruppe arbeitet zwar darauf hin, dass ihre schlüpfrigen Nanofahrzeuge eines Tages auch andere Gewebe tief im Innern des Körpers erreichen. Aber noch ist das Wichtigste, die „Beladung“ und damit das therapeutische Ziel der Nanomaschinen, ungeklärt.

Immerhin: Im Auge, das nicht nur von der Nanomedizin, sondern auch von der Stammzellforschung seit Jahren als idealer experimenteller „Truppenübungsplatz“ für biotechnische Mikrowerkzeuge verwendet wird, haben die Nanoroboter eine beachtliche Beweglichkeit an den Tag gelegt. In nur einer halben Stunde – und in der Hinsicht schon durchaus praxistauglich –  haben es die auf der Vorderseite des Auges injizierten Roboterschwärme punktgenau geschafft, die Netzhaut im Augenhintergrund zu erreichen. Medikamente, zum Vergleich, die heute meist per Augentropfen aufgeträufelt werden, benötigen per Diffusion durch den Glaskörper zehnmal so lange, bis sie das Ziel (stark verdünnt) erreichen.       

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