Zürcher Forscher entwickeln neuartige künstliche Muskeln
Zürcher Forscher haben neuartige künstliche Muskeln mit Ultraschall-Antrieb entwickelt. Künftig könnten damit zum Beispiel chirurgische Roboter durch den Körper navigieren und Medikamente präzise an einen gewünschten Ort im Innern des Körpers transportieren.
(Keystone-SDA) Bis diese künstlichen Muskeln aber tatsächlich zum Einsatz kommen, wird es mindestens noch fünf bis sieben Jahre dauern, wie Daniel Ahmed von der ETH Zürich im Gespräch mit der Nachrichtenagentur Keystone-SDA betonte. Ahmed und sein Forschungsteam stellten die neuartigen künstlichen Muskeln am Mittwochabend in der Fachzeitschrift «Nature» vor.
Die künstlichen Muskeln bestehen aus Materialien, in die Tausende von winzigen Bläschen in unterschiedlichen Grössen eingebettet sind. Wenn Ultraschallwellen auf die Bläschen treffen, beginnen sie zu schwingen. Dabei verformt sich das Material.
Um das Material zu steuern, hat man sich laut Ahmed ein Konzept zunutze gemacht, das man auch von Gitarren kennt. «Wie bei der Gitarre die dickeren Saiten tiefere Frequenzen erzeugen und die dünneren höhere, werden die Bläschen im künstlichen Muskel je nach Grösse durch verschiedene Ultraschallfrequenzen aktiviert», so der Forscher. Dies ermöglicht es den künstlichen Muskeln, komplexe und koordinierte Verformungen zu erzeugen, die dem Muskel Bewegungen wie Biegen, Greifen oder sogar Schwimmen ermöglichen.
Tests an Schweineherzen und Fischlarven
Für die Studie testeten Ahmed und seine Kolleginnen und Kollegen den Muskel etwa an Zebrafischlarven: In Experimenten konnten sie damit lebende Zebrafischlarven erfolgreich festhalten, ohne dass die delikaten Tierchen Schaden genommen haben. In weiteren Tests wurden künstliche Muskeln kombiniert, um die Brustflossen eines Rochen nachzubilden. Diese «Rochenroboter» können mit Ultraschall aktiviert werden und so die wellenartige Schwimmbewegung ihrer Vorbilder nachahmen.
Zudem haben sie in Experimenten einen solchen künstlichen Muskel als eine Art Pflaster auf ein Schweineherz gelegt. So könnten künftig gezielt Medikamente auf bestimmte Stellen abgegeben werden – etwa auf einen Tumor in der Blase. Ausserdem könnte man laut dem Forscher versuchen, damit Gewebe zu stimulieren.
Im Vergleich zu bisherigen künstlichen Muskeln funktioniert der neue künstliche Muskeldrahtlos und nutzt bereits in der Medizin etablierte Ultraschalltechnologie, wie die US-Forscher Joseph Rufo und Tony Jun Huang in einem im gleichen Fachblatt erschienen Kommentar zur Studie hervorhoben. Das seien grosse Vorteile. Bevor ein solcher Muskel aber zur Anwendung kommt, müssen laut den beiden US-Forschern noch einige Verbesserungen vorgenommen werden.
