Ein Cyborg findet seinen Weg

Video7. Juli 2016, 20:49
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Goldskelett, Kunststoffkörper und Muskelzellen von Ratten: US-Forscher schufen ein "künstliches Tier" nach dem Vorbild eines Rochens

Cambridge / Wien – Die jüngste Entwicklung auf dem Gebiet der Soft-Robotik hat es zu Cover-Ehren für die aktuelle Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Science" gebracht: Ein Forscherteam um Sung-Jin Park von der Harvard-Universität hat einen 16 Millimeter langen und zehn Milligramm leichten Schwimmroboter konstruiert, der an den Körperbau eines Stachelrochens angelehnt ist.

sung-jin park
Herzmuskelzellen von Ratten machen aus dem Schwimmroboter eine Art Cyborg.

Für dieses zarte Geschöpf müsste man eigentlich das etwas aus der Mode gekommene Wort Cyborg bemühen: Es besteht nämlich nicht nur aus einem Goldskelett und einem biegsamen Polymerkörper, sondern enthält auch eine organische Komponente. Auf der Oberseite des Miniaturrochens haben die Forscher eine Schicht aus 200.000 Herzmuskelzellen von Ratten aufgetragen. Deren Kontraktionsmuster erlauben dem künstlichen Rochen jene Art wellenförmiger Flossenschläge, mit denen sein natürliches Vorbild so unwahrscheinlich elegant und – was wichtiger ist – energieeffizient durchs Wasser gleitet.

sung-jin park
Wie sein natürlichen Vorbild bewegt sich der künstliche Rochen durch wellenförmige Bewegungen seiner Flossen fort.

Zur Steuerung setzten die Forscher auf Optogenetik: Die Rattenzellen waren so verändert worden, dass sie auf eintreffende Lichtpulse reagieren. Bei beidseitigen Stimuli schwimmt der Rochen geradeaus, bei einseitigen geht er in die Kurve. Das Schwimmtempo wiederum lässt sich mit der Frequenz der Pulse variieren.

sung-jin park
In Bewegung versetzt wird der schwimmende Winzling per Lichtstimulation.

Die Manövrierfähigkeit ist so gut, dass der Rochen auch einen kleinen Hindernisparcours bewältigt – nicht in gewöhnlichem Wasser allerdings, sondern zwecks Energieversorgung der lebenden Zellen in einer mit Glukose versetzten Salzlösung. Sung-Jin Parks Team bezeichnet seine Schöpfung als "biohybrides System" oder sogar als "künstliches Tier" und zeigt sich zuversichtlich, dass es den Weg für autonome und anpassungsfähige Kunstgeschöpfe ebnen wird. (jdo, 8.7.2016)

  • Keine Kontaklinse mit Schweif, sondern ein künstlicher Rochen.
    foto: karaghen hudson und michael rosnach

    Keine Kontaklinse mit Schweif, sondern ein künstlicher Rochen.

  • In miniaturisierter Form kann dieses hybride Geschöpf die wellenförmigen Bewegungsmuster eines Rochens imitieren.
    foto: karaghen hudson und michael rosnach

    In miniaturisierter Form kann dieses hybride Geschöpf die wellenförmigen Bewegungsmuster eines Rochens imitieren.

  • Artikelbild
    foto: karaghen hudson und michael rosnach
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