Riechforschung Kunstnase nutzt lebende Zellen

Japanische Forscher haben einen elektronischen Sensor so mit genmodifizierten Zellen kombiniert, dass sich nun Duftstoffe präzise erkennen lassen. Sogar einen Roboter konnte das nachgebaute Riechorgan schon steuern.

Chemorezeptoren (künstlerische Darstellung): Elektrische Impulse durch Geruchsstoffe
Corbis

Chemorezeptoren (künstlerische Darstellung): Elektrische Impulse durch Geruchsstoffe


Washington - Ob frischer Kaffee, ein Strauß roter Rosen oder ungewaschene Füße: Wenn wir Geruchsstoffe aus unserer Umwelt wahrnehmen, dann funktioniert das normalerweise immer ähnlich: Chemische Substanzen binden sich an Rezeptoren auf der Oberflächen spezieller Zellen - und dort lösen sie winzige elektrische Impulse aus, die dann im Gehirn weitergeleitet werden. Und genau solch ein System haben japanische Forscher nun imitiert. Sie haben eine künstliche Nase gebaut, die aber auf lebende Zellen als wichtigsten Bestandteil setzt.

Die Wissenschaftler um Shoji Takeuchi von der Universität Tokio hatten Eizellen von Krallenfröschen mit gezielten Genveränderungen dazu gebracht, an ihrer Oberfläche die Geruchsrezeptoren von Insekten zu bilden. Doch das war nur der erste Schritt, wie die Forscher im Fachmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences" berichten: Die Zellen mit den Rezeptoren brachten sie anschließend in flüssigkeitsgefüllten Patronen unter.

In den Gefäßen wurden die einzelnen Eizellen jeweils in feinen Kapillaren zwischen zwei Elektroden eingefangen. So konnten die Wissenschaftler den elektrischen Strom erfassen, der über die Zellmembran der Eizelle floss - und zwar in dem Moment, in dem Duftstoffe für eine Reaktion an den Rezeptoren auf der Oberfläche der Eizellen sorgten.

Der Sensor ist den Wissenschaftlern zufolge hoch sensibel. Sogar nah verwandte chemische Substanzen ließen sich unterscheiden. Die neue Technologie könnte nach Ansicht der Forscher zum Beispiel dazu dienen, neue Geräte zur Erfassung von Luftschadstoffen zu entwickeln oder bei der Überwachung der Qualität von Nahrungsmitteln zu helfen.

Die elektrischen Impulse, die bei der Wahrnehmung der Duftstoffe entstehen, lassen sich sogar zur Steuerung elektronischer Geräte nutzen. Als Modell für eine mögliche Anwendung dieser Technik bewegten die Wissenschaftler den Kopf einer Puppe. Unterschiedliche Geruchsstoffe konnten dabei eine Bewegung des Kopfes nach links oder rechts auslösen.

chs/ddp

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