Phantastische Reise Mikroroboter »schwimmt« durch die Arterien

Australische Forscher haben einen piezoelektrisch-betriebenen Mikromotor entwickelt, der einen mikroskopisch kleinen Roboter antreiben könnte, der durch die Arterien des Körpers schwimmt und dort Aufnahmen macht oder Behandlungen vornimmt.

Man denkt unwillkürlich an die »phantastische Reise«, dieser Science-Fiction-Klassiker aus den Sechziger Jahren, in dem eine Besatzung samt U-Boot auf Mikrometer-Größe geschrumpft wird und sich in den Blutbahnen schwimmend durch den menschlichen Körper kämpft. Zwar klappt es mit dem Schrumpfen der Besatzung bisher noch nicht so recht, die Idee einer Kapsel, die sich durch einen eigenen Antrieb durch den Körper bewegt, wollen australische Wissenschaftler nun aber Realität werden lassen.

Die Forschergruppe um Prof. James Friend von der Monash Universtity in Australien hat einen neuartigen Antrieb entwickelt, der aus piezoelektrischem Material besteht. Der spiralförmige Stator des Antriebs, der nur knapp ein Viertel Millimeter dick ist, vibriert in axialer und torsionaler Richtung, wenn eine Spannung angelegt wird. Die Kombination aus diesen beiden Bewegungsrichtungen lässt das Ende des Stators elliptisch kreisen. Diese Drehbewegung soll einmal ein am Ende des Antriebs befestigtes Flagellum – ähnlich einer Geißel bei Geißeltierchen oder Bakterien – zum Rotieren bringen und so die Kapsel durch den Körper manövrieren. Der Motor treibt das Flagellum dabei mit bis zu 1200 Umdrehungen pro Minute und einem Drehmoment von 13 nN an. Nach Aussagen der Forscher genug, um auch gegen die Flussrichtung des Bluts durch eine Arterie zu schwimmen.

Der piezoelektrische Antrieb soll einmal miniaturisierte Roboter, die beispielsweise mit einer Kamera ausgestattet sind, bei ihrem Weg durch die Arterien des menschlichen Körpers antreiben. Solche Module könnten dann Aufnahmen von Arterien im Gehirn machen, die für Katheter nicht erreichbar sind oder irgendwann sogar mit integrierten Instrumenten Eingriffe vornehmen. 

Doch bis es soweit ist, sind laut dem Leiter der Forschergruppe Prof. Friend noch einige Hürden zu überwinden. Da wäre z. B. die Stromversorgung. Bisher wird der Prototyp der Forscher drahtgebunden mit Energie versorgt – beim Einsatz im Körper eine denkbar schlechte Variante. Auch an der Form und Funktion des Flagellums müssen die Forscher nach eigenen Angaben noch feilen, um die Kapsel auch durch schmale Blutgefäße steuern zu können.

Das »Arterien-U-boot« wird also noch eine Weile Zukunftsmusik bleiben. Dennoch geben sich die Forscher zuversichtlich, dass ihre Entwicklung irgendwann in der medizinischen Diagnostik einsetzbar wird. Den richtigen Namen hat ihr Projekt bereits: »Proteus«, nach dem U-Boot der »phantastischen Reise«.