3D-Druck: Mikrofische säubern Flüssigkeiten

Forscher der UC San Diego Jacobs School of Engineering http://jacobsschool.ucsd.edu  haben winzige Roboterfische entwickelt, die das Wasser filtern und Wirkstoffe transportieren. Die Microbots sind via 3D-Drucker konstruiert worden. Eine weitere Einsatzmöglichkeit ist die gezielte Verabreichung von Medikamenten sowie die Entgiftung im eigenen Körper. Die Fortbewegung erfolgt mittels Platin, das mit Wasserstoffperoxid reagiert.

3D-Druck eher Nebensache

„Der Ansatz, mit strukturierten 'Mikrofischen' Substanzen in eine Flüssigkeit einzubringen, wirkt auf den ersten Blick spektakulär. Im Endeffekt handelt es sich um den Versuch, gezielt Strömungen, Wirkstoff- oder Partikelverteilungen in einer Flüssigkeit hervorzurufen“, so Jürgen Stampfl von der Forschungsgruppe „Additive Manufacturing Technologies“ des Instituts für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie der TU Wien http://tuwien.ac.at gegenüber pressetext.

Es bleibe abzuwarten, wie gut sich diese Fische steuern lassen. „Man kann sich diese 'Fische' als starre Strukturen vorstellen, die aufgrund einer chemischen Reaktion an ihrer 'Schwanzflosse' einen Vortrieb erfahren und mithilfe von Magneten abgelenkt werden können“, fügt Stamfl hinzu.

Prinzipiell spiele der 3D-Druck in dieser Anwendung eine eher untergeordnete Rolle. „Er dient aber dazu, gezielt verschiedene Wirkstoffe – hier Titanoxid und Eisenoxid – in einer gemeinsamen Kunststoffmikrostruktur unterzubringen“, so der Experte. Der Ansatz stelle durchaus ein Beispiel dafür dar, wie die Möglichkeiten der Mikrostrukturierung mittels Zwei-Photonen-Polymerisation zu neuen Problemlösungsansätzen führen kann.

Steuerung durch Magneten

„Ich hoffe, dass wir künftig chirurgische Mirko-Roboter entwickeln, die sicherer operieren und mit mehr Präzision agieren“, erklärt Mit-Studienautor Jinxing Li. Die Roboterfische sind 120 Mikrometer lang und 30 Mikrometer dick. Damit haben sie in etwa die Hälfte des Durchmessers eines menschlichen Haars. Durch das Einsetzen von Einsenoxid-Nanopartikeln in den Kopf der Mikrobots lassen sich diese mithilfe von Magneten steuern.

Ausgestattet mit giftneutralisierenden Nanopartikeln können die kleinen Fischchen zum Entgiften von Flüssigkeiten eingesetzt werden. Um dies unter Beweis zu stellen, haben die Forscher Polydiacetylene-Nanopartikel zugefügt, welche Toxine an sich binden, die im Bienengift vorkommen. Als die Roboterfische in eine Lösung getaucht wurden, welche diese Gifte enthielt, fluoreszierten diese und wurden zunehmend röter, je mehr Toxin-Moleküle sie an sich binden konnten.

„Das Besondere an diesem Experiment ist, dass die Mirkofische sowohl als Entgiftungssystem als auch als Toxin-Sensoren zum Einsatz kommen können“, erklärt Studienleiter Wei Zhu. Dem Wissenschaftler zufolge konnten sie ebenfalls als direkt gesteuertes Drug-Delivery-System fungieren.