Nordamerika

"Weder Roboter noch Tiere": Forscher entwickeln erste Nanobots komplett aus lebenden Zellen

US-Wissenschaftler haben erstmals in der Geschichte programmierbare Organismen aus Frosch-Stammzellen erschaffen. Die neuen lebendigen Bioroboter sollen in Zukunft breite Anwendungsmöglichkeiten bieten und neue Richtungen auf den Gebieten der Robotik und Medizin einschlagen.
"Weder Roboter noch Tiere": Forscher entwickeln erste Nanobots komplett aus lebenden Zellen© Screenshot

Die Ergebnisse der gemeinsamen Studie der University of Vermont und der Tufts University wurden im Fachmagazin Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht. Für die Bildung der Nanobots benutzten die Forscher die Stammzellen, die aus Embryonen afrikanischer Krallenfrösche der Spezies Xenopus laevis gewonnen wurden. Die Anatomie der nur einen Millimeter großen "Xenoboter" (abgeleitet von dem Namen der Gattung) wurde an einem Supercomputer mithilfe eines evolutionären Algorithmus modelliert.

Der Informatiker und Roboterexperte an der University of Vermont bzw. Co-Leiter der Studie, Joshua Bongard, beschrieb die innovativen Organismen so:

Dies sind neuartige lebende Maschinen. Sie sind weder traditionelle Roboter noch eine bekannte Tierart. Es handelt sich vielmehr um neuartige Artefakte: um lebendige, programmierbare Organismen.

Die Bioroboter bestehen aus zwei Sorten von Stammzellen, die jeweils ihre eigene Funktion erfüllen. Die Hautzellen der Frösche bilden eine Art Gerüst für die Organismen, während die Herzmuskelzellen sie durch Kontraktionen in Bewegung setzen. Auf diese Weise können sich die Xenoboter selbständig in der Petrischale fortbewegen.

Die neuartigen Wesen verfügen über eine enorme Selbstheilungskraft. Bei einem Experiment wurden die Roboter mit einem Messer eingeschnitten, woraufhin ihre Zellen schnell wieder zusammenwuchsen. Zudem sind die Organismen komplett bioabbaubar. Sobald sie ihren Zweck erfüllt haben, sterben sie einfach ab und können als tote Hautzellen vom Körper sehr leicht abgebaut werden.

Der potentielle Anwendungsbereich der Nanobots reicht von innovativen medizinischen Behandlungsmethoden bis hin zu Umweltschutzmaßnahmen. Entscheidend ist dabei die Fähigkeit der Roboter, kleine Nutzlasten mitzutragen. So sollen die Xenoboter künftig zum Beispiel als Mikroroboter eingesetzt werden können, um in der Blutbahn gezielt Medikamente abzuliefern. Dazu kommt ihr geplanter Einsatz zur Beseitigung von toxischen Abfällen nach Ölunfällen und radioaktiven Katastrophen. Schließlich sollen die Xenoboter sogar bei der Entmüllung der Weltmeere helfen, dadurch dass sie Mikroplastik aufspüren und ihn abtransportieren.

Neben dem unbestreitbaren Erfolg der Forschung sehen die Autoren der Studie auch die Gefahr ein, dass die neue Technologie zu bösartigen Zwecken missbraucht werden könnte, zum Beispiel zur Herstellung von Biowaffen. Die Wissenschaftler erhoffen sich jedoch, solche Missbräuche künftig durch strengere Vorschriften verhindern zu können.

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