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Faszination Technik Schuppentier als Vorbild für Medizinroboter

Quelle: MPI-IS; Redakteur: Dorothee Quitter 2 min Lesedauer

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In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: ein Schuppentier-Roboter, der trotz seiner Metallelemente frei beweglich ist und zusätzlich Wärme abgeben kann.

Der magnetisch gesteuerte Softroboter wurde am Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme entwickelt. Er hat, wie das Schuppentier, einen flexiblen Körperbau und ist frei beweglich. Da seine Metallelemente auch Wärme abgeben können, könnte er neben dem Transport von Medikamenten auch zum Stillen von Blutungen oder Entfernen von Tumoren eingesetzt werden. (Bild: MPI-IS)
Der magnetisch gesteuerte Softroboter wurde am Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme entwickelt. Er hat, wie das Schuppentier, einen flexiblen Körperbau und ist frei beweglich. Da seine Metallelemente auch Wärme abgeben können, könnte er neben dem Transport von Medikamenten auch zum Stillen von Blutungen oder Entfernen von Tumoren eingesetzt werden.
(Bild: MPI-IS)

Schuppentiere sind sie die einzigen Säugetiere, die vollständig mit harten Schuppen bedeckt sind. Diese bestehen aus Keratin, überlappen sich und sind direkt mit der darunter liegenden weichen Hautschicht verbunden. Durch diese besondere Anordnung können sich die Tiere bei Gefahr zu einer Kugel zusammenrollen. Diese Eigenschaft haben sich Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme in Stuttgart als Vorbild genommen und einen flexiblen Roboter entwickelt, der wie das Tier weiche als auch harte Komponenten aufweist und trotzdem im Handumdrehen zur Kugel wird. Zusätzlich kann der Roboter bei Bedarf auch Wärme absondern.

Medikamententransport und Blutstillung möglich

Schuppentier-inspirierter frei beweglicher magnetischer Roboter, der im Dünndarm arbeitet. Der Roboter wird mit einem niederfrequenten Magnetfeld betätigt und mit einem hochfrequenten Magnetfeld aufgeheizt.(Bild: MPI-IS)
Schuppentier-inspirierter frei beweglicher magnetischer Roboter, der im Dünndarm arbeitet. Der Roboter wird mit einem niederfrequenten Magnetfeld betätigt und mit einem hochfrequenten Magnetfeld aufgeheizt.
(Bild: MPI-IS)

Der Schuppentier-Roboter ist ein rechteckiges Plättchen, das nicht mehr als zwei Zentimeter lang ist und aus zwei Schichten besteht: einer weichen polymeren Schicht, die mit kleinen Magnetpartikeln gespickt ist, sowie einer harten Komponente aus Metallelementen, die in Schichten überlappend angeordnet sind. Damit ist der Roboter weich und flexibel und könnte beispielsweise im Dünndarm arbeiten.

Wird er einem Magnetfeld mit niedriger Frequenz ausgesetzt, rollt sich der Roboter zusammen und kann beliebig hin und her bewegt werden. Die Metallelemente stehen dabei wie die Schuppen des Tieres ab, ohne dabei umliegendes Gewebe zu verletzen. In dieser Position kann der Roboter Partikel wie z.B. Medikamente aufnehmen und transportieren. Die Vision ist, dass solch eine kleine Maschine eines Tages beispielsweise durch unser Verdauungssystem wandert. Wird der Roboter einem Magnetfeld mit hoher Frequenz ausgesetzt, wärmt sich das Metall über 70 Grad Celsius auf. Diese Wärmeenergie kann für medizinische Verfahren genutzt werden, z. B. bei der Behandlung von Thrombosen, um Blutungen zu stillen und Tumorgewebe zu entfernen.

Ein Roboter für minimalinvasive Eingriffe

Da frei bewegliche und gleichzeitig Wärme abgebende Roboter selten sind, gilt der Schuppentier-Roboter als vielversprechend für die moderne Medizin. Er könnte eines Tages minimalinvasiv und schonend selbst die engsten und sensibelsten Regionen im menschlichen Körper erreichen und dort je nach Bedarf Wärme absondern. Das ist noch Zukunftsvision. Aber heute schon können die Forscher den Roboter durch Tiergewebe und künstliche Organe flexibel steuern.

Zur Originalpublikation in der Fachzeitschrift Nature

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