Forscher machen aus Wurzeln Mini-Fabriken

Projekt der Kyushu-Universität liefert kräftigen Schub für die Mikrofluidik mithilfe der Natur

Extrem feine Wurzelkanäle in einer Glasplatte (Foto: hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp, Tsumori Lab)

Fukuoka (pte019/25.11.2024/11:30) - Forscher der Kyushu-Universität ( https://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/html/home_en.html ) um Fujio Tsumori haben nach dem Vorbild der Natur eine kostengünstige Lösung zur Produktion mikrofluidischer Chips und Reaktoren entwickelt. Die Experten haben sich hierfür Wurzeln und Myzelien angesehen, das unterirdische Flechtwerk, aus dem Pilze wachsen. Diese haben genau die extrem kleinen Abmessungen wie die Mikrokanäle in entsprechenden Chips und Reaktoren.

Synthetische Anzuchterde

Die Wissenschaftler haben einen Ersatz für den Boden hergestellt, in dem Pflanzen und Pilze Wurzeln beziehungsweise Myzelien ausbilden. Dazu nutzten sie Siliziumdioxid-Nanopartikeln sowie die Naturprodukte Hydroxypropylmethylcellulose und Wasser. In dieses Medium brachten sie Samen von Pflanzen wie Rettich, Weißklee und Weidelgras ein und ließen sie keimen. In einem anderen Versuch zogen sie in der synthetischen Gartenerde Pilze. Es entstanden Wurzeln und Myzelien.

Mitsamt der "Erde" verfrachteten die Forscher die Gewächse in einen Brennofen, den sie auf mehr als 1.000 Grad Celsius erhitzten. Dabei zersetzte sich das Pflanzenmaterial und das Silizium verschmolz zu Glas. Wurzeln und Myzelien fungieren dabei als Platzhalter. Sie halten winzige Kanäle offen, die mikrofluidische Anwendungen ermöglichen.

Die Durchmesser dieser Kanäle reichen von 150 Mikrometern für die Hauptwurzeln bis hin zu etwa acht Mikrometern für die von diesen Wurzeln abzweigenden Härchen, schreiben die japanischen Wissenschaftler. Noch feinere Kanäle mit Durchmessern von bis zu einem Mikrometer erzielten die Forscher eigenen Angaben nach mit den Pilzkulturen.

Schwerpunkt Biomimetik

"Der Schwerpunkt unseres Labors liegt auf der Biomimetik, bei der wir technische Probleme lösen wollen, indem wir uns die Natur ansehen und solche Strukturen künstlich nachbilden. Und gibt es ein besseres Beispiel für Mikrofluidik in der Natur als Pflanzenwurzeln und Pilzfäden?", fragt Tsumori abschließend mit entsprechender Selbstsicherheit.