Mikroantriebe revolutionieren Stofftransport

Ein Forscherteam der ETH Zürich http://ethz.ch  hat eine neue Generation von Mikroschrauben entwickelt, die durch ein externes rotierendes Magnetfeld gezielt durch den Körper gesteuert werden können. Möglich macht dies ein neues Material sowie eine Mikro-3D-Drucktechnik. Die Mikrotransporter weisen lediglich eine Größe von neun mal 60 Mikrometern auf.

„Die Mikroschrauben werden noch weitere Tests auf deren Biokompatibilität durchlaufen müssen. In fünf bis zehn Jahren könnten sie vielleicht schon zur medizinischen Behandlung eingesetzt werden“, sagt Christian Peters, Doktorand an der Professur für Mikro- und Nanosysteme an der ETH Zürich, gegenüber pressetext.

Zwei-Photonen-Polymeration

Medikamente oder chemische Sensormoleküle sollen bald auf den magnetischen Antriebselementen durch Flüssigkeiten im Körper transportiert werden können. Bisher existierten solche Träger nicht, deren Form und magnetische Richtung eine gezielte Steuerung durch den Körper zuverlässig ermöglichen.

In einen dünnen Film lichtempfindlichen biokompatiblen Epoxidharzes werden Magnetit-Nanopartikel eingearbeitet, anschließend wird er einem Magnetfeld ausgesetzt. So verändern sich seine magnetischen Eigenschaften.

In einer Art Mikro-3D-Drucker (Zwei-Photonen-Polymerisation) werden aus den magnetisch veränderten Harzschichten Helixformen hergestellt. Da die so produzierten Antriebsemlemente im rechten Winkel zur Längsachse magnetisiert sind, schwimmen sie schneller und lassen sich präzise steuern.

Viel Platz auf wenig Raum

Durch die Herstellung mittels Zwei-Photonen-Polymeration lassen sich außerdem Spiralen produzieren, deren Schwimmgeschwindigkeit an die der Helixformen herankommt. Diese haben allerdings eine zweieinhalb bis viermal so große Oberfläche und können somit größere Stoffmengen transportieren.

Die Forscher haben Antikörper schon erfolgreich auf der Oberfläche den Mikroantriebe angebracht. Zukünftig sollen diverse Arten von Medikamenten oder chemische Sensormoleküle so gezielt im Körper transportiert werden.

Es gibt es aber noch viele denkbare Anwendungsmöglichkeiten außerhalb der Medizin, so Salvador Pané vom Institut für Robotik und intelligente Systeme der ETH Zürich: Nur leichte Adaptierungen etwa wären notwendig, um die Antriebselemente zur Wasserreinigung einzusetzen. Da sie magnetisch sind, könnten sie besonders leicht wieder aus dem Wasser gefiltert werden.