Ein Schwarm winziger, formverändernder Roboter aus Ganzmetall könnte eines Tages Medikamente abgeben und schmerzlos Biopsieproben sammeln. Danach würden sie sich sicher und ohne die Notwendigkeit einer Entfernung auflösen. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie der Johns Hopkins University School of Medicine mit Sitz in Baltimore im US-Bundesstaat Maryland. Laut Forschungsleiterin Ling Li hat sich bei Tests mit Mäusen die Strapazierfähigkeit und die Sicherheit der ersten derartigen Mikroroboter bestätigt.
Derartige Mikroroboter dürften eines Tages konventionelle, unangenehme und invasive Vorgänge bei der Endoskopie durch das einfache Schlucken einer Kapsel ersetzen. Tausende dieser winzigen Roboter bewegen sich dann wie Transformer in den Körper. Erreichen sie ihren Bestimmungsort, verändern sie ihre Form in winzige Greifer und sammeln Gewebeproben auch in mit konventionellen Methoden nur schwer zu erreichenden Bereichen.
Diese Mikroroboter können sich auch in Mikroinjektoren für die Verabreichung von Medikamenten verwandeln. Werden sie unter die Schleimhaut des Magen-Darm-Traktes injiziert und zielen sie auf bestimmte Bereiche des Körpers, könnte dieser Ansatz die Aufnahme von Medikamenten verbessern.
Medikamente würden dann nicht mehr im ganzen Körper freigesetzt, sondern nur mehr dort, wo sie tatsächlich gebraucht werden. Häufige Injektionen oder Besuche im Krankenhaus für die Behandlung von Magen-Darm-Erkrankungen wie chronisch entzündliche Darmleiden, Blutungen und Krebs könnten dann überflüssig werden.
Durch die Veränderung der Dicke der Metallschichten können die Forscher der Johns Hopkins University School of Medicine die Spannung zwischen den Schichten ebenso kontrollieren wie deren Faltung von zwei- zu dreidimensionalen Formen.
Laut Co-Forschungsleiter Wangqu Liu bestimmt die Variabilität der Dicke der Schichten und der Einsatz anderer Materialien, wie lange die Metalle bestehen bleiben, bevor sie anfangen, biologisch abgebaut zu werden. "Wir können die Abbaugeschwindigkeit von Minuten auf Monate verändern und das in Abstimmung auf die jeweilige Anwendung", so der Experte.
Die Forscher haben bei Mäusen die Fähigkeit der Mikroroboter demonstriert, wie sie in die innere Auskleidung des Darms für eine mögliche Verabreichung von Medikamenten eindringen. Belegt worden ist auch, dass die Roboter ihre Form, wie programmiert, verändern können. Zudem konnten sie ihre Spitzen in die Gewebeschicht direkt unter der Oberfläche des Darms einführen, ohne dass dabei Löcher oder andere Schäden entstanden.
Ling Li und Wangqu Liu haben zudem einen neuen Herstellungsprozess ohne Flüssigkeit entwickelt. Damit lässt sich eine neue Klasse von stärkeren Mikrorobotern aus wasserlöslichen Metallen und Metalloxiden bauen. Sie verleihen den winzigen Robotern ihre biologisch abbaubaren Eigenschaften. Dieser Vorgang benötigt ausserdem nur eine winzige Menge an Metall. Laut Liu handelt es sich dabei um wenige Mikrogramm, die sich innerhalb der festgelegten Sicherheitsgrenzwerte bewegen.
