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Fortschritte der Nanomedizin : Schlüpfrige Roboter im Auge

Peer Fischer (l.) leitet die Forschungsgruppe Mikro-, Nano- und Molekulare Systeme. Bild: Wolfram Scheible

Ein Schwarm aus winzigen Propellern schwimmt durchs Auge bis zur Netzhaut – kein Romanstoff, sondern das Produkt Stuttgarter Nanotechnik. Dort hat man medizinisch einiges vor mit den ferngesteuerten Zwergrobotern.

          Werfen wir einen Blick nach vorne: Wir werden krank, so krank, dass ein Eingriff nötig wird, Organversagen droht, eine OP wird notwendig. Die Frage lautet: Wer behandelt uns dann, sagen wir in zwanzig Jahren, in fünfzig oder in hundert Jahren? Ein Chirurg? Eher nicht (wenn schon, dann sowieso eher eine Chirurgin, die Studienstatistiken sprechen dafür). Viel wahrscheinlicher – und zwar mit aufsteigender Wahrscheinlichkeit, je weiter wir nach vorne sehen – ist die Vision, deren Realisierung an Instituten wie dem Stuttgarter Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme heute massiv vorangetrieben wird. Operationen sind dann nicht mehr die Sache eines Künstlers und feinen Handwerkers mit Skalpell, sondern die Aufgabe der Nanomedizin. An die Stelle des OP-Bestecks treten ferngesteuerte Werkzeuge, die so klein sind, Bruchteile eines Millimeters, dass kein Blut mehr fließen muss. Gleiches könnte für die Arzneimitteltherapie gelten.

          Joachim Müller-Jung

          Redakteur im Feuilleton, zuständig für das Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Die Wirkstoffe werden in diesem Szenario nicht mehr (einigermaßen) planlos in die Blutbahn gespritzt, sondern ferngesteuert – mit Nanomaschinen kleiner als jede Blutzelle – punktgenau an den Ursprungsort des Problems geleitet. Hirngespinste? Am MPI für Intelligente Systeme, aber längst nicht nur hier, sondern weltweit, beweisen inzwischen interdiszplinäre Teams aus Technikern, Medizinern und Programmierern ein ums andere Mal, dass solche  Zwergenmaschinen nicht nur konstruierbar sind, sondern vielleicht wirklich schon bald anwendungsreif werden könnten. Eine technologisch getriebene Mikromedizin erscheint am Horizont, die für makroskopisch ausgebildete Mediziner und die Patienten heute unvorstellbar – und fürs Erste noch undurchführbar – ist.

          Experiment mit Schweineauge: Die Nanoroboter werden von den Magnetspulen an der Seite gesteuert, ihre Bewegung mit einem bildgebenden Verfahren (vor vorne) überwacht.

          In der Wissenschaftszeitschrift „Science Advances“ präsentieren die Stuttgarter Nanoforscher aktuell ihren „Nanoroboter, der durchs Auge steuert“.  Fast noch prägnanter als diese Bezeichnung  (und für manchen vielleicht auch beunruhigender) klingt der Originaltitel der Studie: „Ein Schwarm schlüpfriger Mikropropeller durchbohrt den Glaskörper des Auges“. Zhiguang Wu aus dem Labor des in der Szene längst bekannten Nanokonstrukteurs Peer Fischer hat mit seinen Kollegen die Nanoroboter, von denen jeder zweihundertmal dünner ist als ein menschliches Haar, mit einer Reihe bemerkenswerter Eingenschaften ausgestattet. Im Prinzip handelt es sich um winzige molekulare Fahrzeuge. Vehikel, die den schraubenförmig gebauten Spermien gleichen – allerdings ohne eigenen Antrieb.

          Graphische Darstellung des Expermentes: Die (grünen) Nanoroboter sind genau so groß, dass sie ideal durch das Netz der Biomoleküle passen, die stabile Bewegungsrichtung wird durch ihre Spiralform vorgegeben.

          In wenigen Stunden können Milliarden von ihnen auf einem sich drehenden Siliziumträger (einem Wafer) hergestellt werden. Viel braucht es dazu nicht: Siliziumdioxid und ein paar andere Materialien, Nickel oder Eisen zum Beispiel. Heraus kommt sauber aneinandergereiht eine Lage aus spiralförmigen Nanostrukturen mit Kopf, die mit Ultraschall vom Untergrund abgelöst werden. Die spiralförmigen Strukturen sind der Träger für alles, was jemals mit den Nanorobotern angestellt werden soll: Arzneimittel will man damit beispielsweise gezielt ausliefern oder Toxine zur Krebsbekämpfung. Gesteuert werden sie von außen: Durch Magnetspulen, die außerhalb des Körpers so lokalisiert und gedreht werden, so dass man die Propellerschwärme in toto in die gewünschte Position lenkt.

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