Nanotechnologische Feldkäfige lassen Zellen schweben

Biologische Zellen mithilfe elektromagnetischer Felder bewegen: Hannover-Messe Halle 17, Stand F14.

Der Austausch von Informationen stellt eine der grundlegenden Gemeinsamkeiten belebter Wesen dar. So können höhere Lebewesen wie Pflanzen, Tiere und Menschen nur existieren, weil ihre kleinsten Untereinheiten, die Zellen, beinahe ununterbrochen miteinander kommunizieren. Auf zellulärer Ebene ist neben der chemischen Reizbarkeit der mechanische Kontakt zwischen zwei Zellen oder einer Zelle mit einer biokompatiblen Oberfläche die wichtigste Form der Signalübertragung. Er kann je nach Situation die Zellteilung beeinflussen, eine Immunreaktion der Zelle auslösen, eine Reorganisation der inneren Zellbausteine hervorrufen, aber auch zu Verletzungen der Zellmembran und zum Zelltod führen.

Was sich für Zellen als nützlich oder sogar überlebenswichtig herausgestellt hat, wurde für Biologen und Mediziner schnell zum Problem: Wie sollten sie Zellen untersuchen, deren Eigenschaften sich bereits durch einfachen mechanischen Kontakt zu Pipetten, Objektträgern oder anderen Zellen ändern? Eine Gruppe von Wissenschaftlern am Standort Berlin des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBMT hat sich mit genau dieser Frage beschäftigt und eine praktikable Lösung entwickelt. Ihre Grundidee beruht auf der Unempfindlichkeit von Zellen gegenüber hochfrequenten elektromagnetischen Signalen. So wie Menschen zwar gut fühlen, aber nicht ohne Hilfsmittel Radio hören können, sind Zellen sehr empfindlich für mechanische Reize und praktisch unempfindlich für elektromagnetische Signale im Radiowellenbereich.

Solche Radiowellen werden über miniaturisierte Elektrodensysteme, die in haarfeine Mikrokanäle integriert sind, auf die Zellen appliziert. Mit Hilfe der elektromagnetischen Felder gelingt es den Forschern, die Zellen anzufassen, sie festzuhalten und rotieren zu lassen, ohne dass sie es bemerken – d.h. ohne dass sie innerhalb der Manipulationszeit reagieren und sich verändern können.