Roboter-Rochen mit "echten" Muskeln

8. Juli 2016, 10:01
  • innovation
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Harvard-Forscher konstruieren Mini-Rochen, der von lebenden Zellen angetrieben wird.

Harvard-Forscher konstruieren Mini-Rochen, der von lebenden Zellen angetrieben wird.
Aus Gold, Kunststoff und lebenden Zellen haben Wissenschaftler einen winzigen Roboter-Rochen gebaut. Er bewegt sich wie sein natürliches Vorbild durch wellenförmige Flossenbewegungen fort. Gesteuert wird das künstliche Tier mit Lichtsignalen.
Das Wort "Roboter" ist dabei wohl etwas übertrieben: Der 16 Millimeter lange Rochen ist gegenwärtig nur ein Maschinchen, das sich fortbewegen kann, er besitzt keinerlei Intelligenz. Das Spezielle ist aber, wie er sich bewegt: Die "Motoren" sind rund 200'000 lebende Muskelzellen. Ihre Energie gewinnen sie aus der Nährflüssigkeit, durch die der künstliche Rochen schwimmt.
Die usprünglich aus den Herzen von Rattenembryos stammenden Zellen wurden genetisch verändert, so dass sie sich zusammenziehen, wenn sie von bestimmten Lichtwellen angeregt werden. Der Rochen besteht aus einem Silikon-Körper, auf dessen Flossen die Zellen sitzen. Ein elastisches goldenes Skelett im Innern sorgt dafür, dass die Flossen wieder in ihre Ursprungsposition zurückschnellen, wenn sich die Zellen wieder entspannen.
Das Haupthindernis für das Team war laut einem Bericht von 'Science', die Muskelzellen genau richtig anzuordnen, beziehungsweise im korrekten Muster auf den Flossen wachsen zu lassen. Damit der Roboter vorwärts schwimmen kann, dürfen sich die Zellen nicht gleichzeitig zusammenziehen, sondern müssen dies nacheinander tun. Nur so kann die wellenförmige Flossenbewegung zustande kommen, die auch echte Rochen auszeichnet.
Steuerung durch Lichtsignale
Die Zellen reagieren auf unterschiedliche Lichtfrequenzen, indem sie sich unterschiedlich schnell zusammenziehen. Dies ermöglicht es, den Mini-Rochen zu steuern, indem die linke und die rechte Seite mit unterschiedlichen Frequenzen beleuchtet werden. Einen sehr guten Eindruck davon, wie dies alles funktioniert, erhält man in diesem kurzen Videoclip von 'Science' auf Youtube.
Eines Tages könnten Roboter mit echten "Muskeln" Aufgaben übernehmen, die Roboter mit mechanischen Antrieben kaum bewältigen können. Die Hauptmotiviation für die Forscher des Harvard-Teams liegt aber im medizinischen Bereich. Es geht ihnen darum, Zellen genau so wachsen und in Kombination mit anderen Materialien genau das tun zu lassen, was sie wollen. Der Teamleiter Evan Kit Parker träumt unter anderem davon, eines Tages künstliche Herzen aus lebenden Zellen bauen zu können. (Hans Jörg Maron)

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