"eBiobots" laufen mit Muskeln von Mäusen

Blick auf die Elektronik des zukunftsweisenden "eBiobots" (Foto: Yongdeok Kim)

Urbana-Champaign/Chicago (pte002/20.01.2023/06:05) - "eBiobots" sind die ersten hybriden Roboter, die präzise fernsteuerbar sind. Hybrid heißt in dem Fall, dass biologische Elemente - Gewebe von Mausmuskeln für den Vortrieb - und Elektronik miteinander verknüpft sind. Die lenkbaren Biobots haben Forscher der University of Illinois Urbana-Champaign ( https://illinois.edu ) und der Northwestern University ( https://www.northwestern.edu ) entwickelt. "Diese elektronischen Biobots und Maschinen können künftig für viele medizinische, sensorische und Umweltanwendungen nützlich sein", sagt Rashid Bashir von der Hochschule in Urbana-Champaign.

Störendes Fremdlicht

Das Mausmuskelgewebe wird auf einem weichen 3D-gedruckten Polymerskelett gezüchtet. Die ersten damit angetriebenen Biobots ließen sich in gewissem Maße durch Lichtpulse steuern, aber nicht sonderlich präzise. Außerdem funktionierte es nur im Labor, weil außerhalb die Steuerung durch Fremdlicht gestört wurde.

Die Lösung hatte John A. Rogers von der Northwestern University, dessen Team dazu beitrug, winzige drahtlose Mikroelektronik und Mikro-LEDs zu integrieren. Damit lassen sich die eBiobots fernsteuern. Die Leuchtdioden sorgen für die Bewegung. Sie werden aus einer gewissen Entfernung durch ein elektromagnetisches Feld aktiviert. Es indusziert einen elektrischen Strom in eine winzige Spule, die Strom erzeugt, sodass die LEDs aufleuchten. Es ist das gleiche Prinzip wie bei elektronischen Codes (RFID).

Gezielte Muskelstimulation

Die LEDs stimulieren den lichtempfindlichen Muskel, der sich zusammenzieht oder ausdehnt, sodass sich die Beine bewegen und die Maschinen laufen. Die Mikro-LEDs geben ihr Licht so gezielt ab, dass sie jeweils bestimmte Muskelpartien aktivieren, wodurch sich der eBiobot in jede gewünschte Richtung bewegen kann.

Das Design ermöglicht die Integration von chemischen und biologischen Sensoren, etwa für die Umweltüberwachung oder von 3D-gedruckten Gerüsten für das Transportieren von Dingen, auf die die Biobots stoßen, sagt Youngdeok Kim, der die Arbeit als Doktorand abgeschlossen hat.

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