Bio-Hybrid-Roboter: Halb lebendig, halb elektronisch

Zellen, die Bausteine des Lebens, kommunizieren komplett anders als die einzelnen Komponenten von Maschinen. Dennoch ist es Forschern jetzt gelungen, beide miteinander zu verbinden. Das Konzept könnte helfen, halblebendige Roboter zu bauen.

Arbeit mit der Pipette: Erst mussten die Zellen gentechnisch verändert werden

Foto: Corbis

Manche Roboter mögen unheimlich lebendig aussehen und Tiere imitieren, in ihrem Inneren bestehen sie allerdings aus Schrauben, Muttern und elektronischen Bauteilen. Von echtem Leben keine Spur. Dies könnte sich in Zukunft ändern: Britische Forscher um Orr Yarkoni von der Newcastle University haben einen Weg gefunden, zwischen lebenden Zellen und elektronischen Komponenten zu kommunizieren. Die Entdeckung ist ein Schritt hin zu Bio-Hybrid-Robotern mit einem lebendigen Innenleben.

Die Forscher veränderten Zellen aus den Eierstöcken chinesischer Hamster so, dass sie auf sichtbares Licht reagieren und Stickoxid produzieren. Dieser wiederum funktioniert als Botenstoff in dem System: Kommt er mit einer Platinelektrode in Kontakt, erzeugt er ein elektrisches Signal. Das System schafft somit eine Kettenreaktion von einem optischen Input über einen chemischen Vermittler hin zu einem elektronischen Output. Wie stark die Kommunikation ausfällt, hängt von der Intensität des Lichts ab.

Biologische Bausteine erneuern sich selbst

Mit ihrer Technologie überwinden die Forscher viele Hürden, die sonst eine einfache Kommunikation zwischen lebenden Zellen und elektronischen Bauteilen verhindern. Zelluläre Prozesse etwa sind häufig viel zu langsam, um mit elektrischen Signalen zu interagieren. Hinzu kommt, dass elektrische Ladungen Zellen schaden und sie sogar abtöten können.

Der Schlüssel zum Erfolg der Forscher war die Entdeckung der Stickoxide als Vermittler zwischen Zellen und Platine, berichten sie im Fachmagazin "Bioinspiration & Biomimetics" . Demnach ist das Gas einer von wenigen Stoffen, der alle nötigen Anforderungen erfüllt. So kann es unter anderem in Zellen eindringen, hat eine relativ kurze Halbwertszeit und zählt zu den wenigen Signalmolekülen, die überall in der Zelle ihre Gasform beibehalten.

Im Vergleich zu bisher entwickelten Photodetektoren hat die halblebendige Variante zwei Vorteile: Zum einen können sich die Zellen selbst erneuern, zum anderen können sie eingehende Signale miteinander kombinieren. Dies wollen sich die Forscher für die nächste Roboter-Generation zunutze machen. Von Bio-Hybrid-Robotern erhoffen sich Forscher Maschinen, die weitgehend autonom agieren und etwa das Verhalten von Tieren imitieren.

irb