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Lebendige Maschinen

Forscher arbeiten an einem Bio-Hybrid-Roboter

 

Wissenschaftler lassen lebendige Zellen mit elektronischen Bausteinen kommunizieren. Dieser Fortschritt in der Robotik bringt die Forscher wieder einen Schritt weiter zum Bio-Hybrid-Roboter - einer lebenden Maschine.

Newcastle (Großbritannien). Die Robotertechnik hat in den letzten Jahren unglaubliche Fortschritte gemacht. Manche Roboter übernehmen komplizierte und gefährliche Aufgaben, andere imitieren Tiere und wieder andere sollen ein Abbild den Menschen schaffen. Dennoch sind heutige Roboter nur Maschinen, zusammengebaut aus Blech, Schrauben und zahllosen elektronischen Bauteilen.

Britischen Forschern ist es nun gelungen eine Brücke zwischen lebenden Zellen und elektronischen Komponenten zu schaffen. In den Experimenten ist es Orr Yarkoni von der Newcastle University und seinen Kollegen gelungen, dass organische Zellen mit elektrischen Bausteinen kommunizieren. Dies ist der erste Schritt auf dem Weg zu einem Bio-Hybrid-Roboter, einem Roboter mit einem lebendigen Innenleben.

Die britischen Forscher veränderten die Zellen aus den Eierstöcken chinesischer Hamster so, dass diese auf sichtbares Licht reagieren und als Folge Stickoxid produzieren. Kommen die Zellen mit Licht in Kontakt, produzieren diese Stickoxide, welches wiederum eine Platinelektrode mit Strom versorgen. Die Platinelektrode erzeugt dann ein elektrisches Signal. Das System schafft so eine Kettenreaktion von einem optischen Input über einen chemischen Vermittler hin zu einem elektronischen Output. Die Stärke des elektrischen Outputs hängt dabei von der Intensität des Lichts ab.

Mit diesem System haben die Wissenschaftler viele Hindernisse überwunden, die bislang ein Problem bei der Bio-Hybrid-Technik darstellten. Zum einen sind zelluläre Prozesse häufig viel zu langsam um mit elektronischen Signalen zu interagieren und zum anderen sind die elektrischen Spannungen schädlich, wenn nicht sogar tödlich, für organische Zellen innerhalb eines solchen Systems.

Im Fachmagazin Bioinspiration & Biomimetics berichten die Forscher, dass der Schlüssel zum Erfolg in der Entdeckung der Stickoxide als chemischer Vermittler lag. Das Gas ist einer der wenigen Stoffe, welches alle nötigen Anforderungen für ein solches komplexes System erfüllt. Das Gas besitzt die Möglichkeit in Zellen einzudringen, hat eine ideale Halbwertszeit und zählt mit zu den Signalmolekülen, die auch innerhalb einer Zelle den gasförmigen Aggregatzustand beibehalten kann.

Das neue System bietet gegenüber bisherigen Photodetektoren zwei große Vorteile: Die Zellen können sich bei Beschädigungen selbst erneuern und zum anderen sind sie in der Lage, eingehende Signale miteinander zu kombinieren. Die Forscher wollen bereits bei der nächsten Robotergeneration die neue Technik zum Einsatz bringen.

Bis die Bio-Hybrid-Technologie bei menschenähnliche Androiden, wie beispielsweise HRP-C4, sinnvoll zum Einsatz kommen kann, werden vermutlich noch einige Jahre verstreichen.

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