Medizin: Winzige Nanoroboter durchqueren ohne Beschädigung das Auge

Die meisten Verabreichungsformen für Medikamente teilen sich einen spezifischen Nachteil: Die Wirkstoffe werden nicht direkt dorthin gebracht, wo sie wirken sollen. Diese Aufgabe übernimmt der Blutkreislauf, weshalb nur ein Teil des jeweiligen Wirkstoffes seinen Wirkungsort erreicht. Wissenschaftler in aller Welt arbeiten deshalb an Nanofähren und anderen Methoden, um Wirkstoffe direkt dahin zu bringen, wo sie wirken sollen. Forscher des Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart haben nun erstmal Nanoroboter entwickelt, die sich zerstörungsfrei im menschlichen Auge bewegen können.

Bild: Eye, randychiu, Flickr, CC BY-SA 2.0

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Ohne Schaden durch das Auge

Die bisher verfügbaren Nanoverfahren sind für den Einsatz im Auge nicht geeignet, da sie nicht in der Lage sind, den gelartigen Glaskörper des Auges ohne Zerstörung zu durchqueren. Ein Team rund um Zhiguang Wu vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme haben einen Nanoroboter entwickelt, der sich durch das Auge bewegen und dabei von außen gesteuert werden kann.

Angetrieben wird der Roboter von winzigen Propellern in Schraubenform, die aus einer Verbindung aus Siliziumdioxid und Nickel oder Eisen als ferromagnetischer Komponente gefertigt sind. Mit 500 Nanometern Durchmesser sind die Propeller dünn genug, um ohne Beschädigung durch die Maschen des Kollagennetzwerks im Glaskörper des Auges zu kommen. Durch ein Magnetfeld, das von außen angelegt wird, werden die Propeller aktiviert und treiben die Nanoroboter auf dem Weg durch das Auge an. Zudem sind die Nanoroboter mit einer zweilagigen Antihaftbeschichtung überzogen, die von der Kannenpflanze inspiriert ist. „ Das ist so schlüpfrig wie die Teflonbeschichtung einer Bratpfanne. Diese Schicht sorgt dafür, dass die Haftung zwischen dem Netz aus Molekülen im Glaskörper des Auges und der Oberfläche unserer Nanoroboter möglichst klein bleibt„, so Wu.

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Erste Tests waren erfolgreich

Erste Tests in herauspräparierten Schweineaugen verliefen erfolgsversprechend. Die Forscher injizierten einen Schwarm von tausenden der Nanoroboter hinter die Linse des Auges und steuerten diese von außen gezielt durch den Glaskörper zur Netzhaut, ohne die Matrix der Kollagenfasern zu beschädigen. „ Wir demonstrieren damit die ersten Mikropropeller, die den Glaskörper durchdringen und die Netzhaut erreichen können„, so die Forscher.

Nach Angaben der Forscher wären die kleinen Nanoroboter auch für den Einsatz in anderen Geweben geeignet und könnten in Zukunft Wirkstoffe direkt dorthin bringen, wo sie gebraucht werden. Das Team arbeitet aktuell daran, die Nanofahrzeuge für den Transport von Stoffen auszurüsten. „ Das ist unsere Vision: Wir wollen unsere Nanopropeller als Werkzeuge für die minimal-invasive Behandlung von Krankheiten aller Art einsetzen können, bei denen der Problembereich schwer zugänglich und von dichtem Gewebe umgeben ist„, so Wus Kollege Tian Qiu.

via Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme