3D-gedruckte Mikromotoren könnten Männer wieder fruchtbar machen »Spermbots« verleihen Spermien Flügel

Von einem spiralförmigen »Spermbot« umgeben ist der Schwanz dieser Spermazelle.
Von einem spiralförmigen »Spermbot« umgeben ist der Schwanz dieser Spermazelle.

3D-gedruckte Mikromotoren könnten in Zukunft Abhilfe bei männlicher Unfruchtbarkeit schaffen: Die winzigen spiralförmigen Antriebselemente, »Spermbots« genannt, können träge schwimmende Spermien direkt zu einer Eizelle navigieren, um eine Befruchtung einzuleiten.

Entwickelt wurden die Spermbots von Wissenschaftlern des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, kurz IFW Dresden. Hergestellt wurden sie mittels eines 3D-Druckers der Firma Nanoscribe. Die Spermbots bestehen aus kleinsten Metallspiralen, die von einem rotierenden magnetischen Feld gesteuert werden.

In einem Video zeigen Prof. Oliver G. Schmidt, Dr. Mariana Medina Sánchez, Lukas Schwarz und Kollegen (IFW Dresden) den Weg eines Spermbots zur unbefruchteten Eizelle.

Die Entstehung der Spermbots

Nach der theoretischen Entwicklung der Mikromotoren stellte sich für die Wissenschaftler die Herausforderung, die Ergebnisse praktisch umzusetzen. Sie wählten dafür die 3D-Laserlithografie, weil sie es ermöglicht, solche winzigen Objekte in fast beliebiger Form und mit hoher Präzision herzustellen. Gemäß den aus einem digitalen Modell generierten Daten wurde mit einem Laserstrahl computergesteuert und in drei Dimensionen in einen flüssigen Fotolack geschrieben. Während dieses Schreib- bzw. Druckprozesses - der sogenannten Zwei-Photonen-Polymerisation - härtet der lichtempfindliche Lack an den belichteten Stellen aus. Die überschüssige Menge Fotolack lässt sich später einfach in einem Entwicklerbad ablösen. Die auf diese Weise aus einem Photopolymer gedruckten Kunststoffspiralen wurden zusätzlich mit einer Metallschicht überzogen, um ihnen magnetische Eigenschaften zu verleihen. Damit können die Spermbots mittels eines rotierenden Magnetfeldes zur Eizelle bewegt und gesteuert werden.

3D-Drucker von Nanoscribe

Nanoscribe betrachtet sich als Weltmarkt- und Technologieführer bei 3D-Druckern für die Nano- und Mikrometerskala. »Mit unserem 3D-Drucker ‚Photonic Professional GT‘ lassen sich immer wieder komplett neue Anwendungsfelder erschließen«, erläutert Nanoscribe-Geschäftsführer Martin Hermatschweiler. »Forschungsergebnisse unserer Kunden - wie beispielsweise die Spermbots des IFW Dresden - zeigen das vielseitige Zukunftspotenzial dieser Geräte. Für viele solcher bahnbrechenden Anwendungen gibt es keine alternative Herstellungsmethode.«