Patentes
Patentes
Montag • 11:30
15.9.2003
Molekulare Motoren
Frank Grotelüschen



Wie ein winziges U-Boot patrouilliert er durch den Körper - der Nanoroboter, der gefährliche Blutgerinnsel auflöst oder einen lebensbedrohenden Tumor zerfräst. Bislang ist diese Vision der Nanotechnologie zwar noch reine Science Fiction. Doch Forscher arbeiten bereits an den Grundlagen dafür. So ist ein Team aus Deutschland, England und den Niederlanden dabei, den Antrieb für einen Nanoroboter zu bauen - einen Motor aus Molekülen. Das Projekt wurde am Montag, den 8. September, mit dem Körber-Preis für die Europäische Wissenschaft ausgezeichnet.

Die Pumpe misst gerade mal einige Dutzend Nanometer, wenige Millionstel Millimeter also. Sie schwimmt in Venen und Arterien, und bei Bedarf schüttet sie einen Arzneiwirkstoff aus, zum Beispiel Insulin - nicht zu wenig, nicht zu viel, genau die benötigte Menge. Die Nanopumpe zur hochpräzisen Medikamentendosierung - sie ist eine der unzähligen Ideen der Nanotechnologie. Und tatsächlich: Seit einigen Jahren sind Forscher in der Lage, kleinste, wenngleich noch sehr primitive Maschinchen konstruieren - künstliche Moleküle mit der Eignung zum Nanomotor. Das wohl verblüffendste Exemplar entwickelt der niederländische Chemieprofessor Ben Feringa aus Groningen: den Nano-Propeller.

Es ist ein künstliches molekulares Gebilde, bestehend aus zwei Teilen, einem oberen und einem unteren, sagt Feringa. Diese beiden Teile sind durch eine Achse miteinander verbunden. Normalerweise steht die Achse still. Aber sobald wir sie mit Licht bestrahlen, wird die Achse locker, und das eine Teil kann sich wie ein Propeller um die Achse drehen.

Der holländische Nanopropeller ist wirklich winzig: Ein Teelöffel voll enthält eine Milliarde mal eine Milliarde Rotoren. Angetrieben werden sie durch Licht. Eines der Probleme für Feringa und seine Leute bestand darin, den Nanorotor gezielt in Schwung zu bringen, also hinzubekommen, dass er z.B. rechts herum rotiert und nicht links herum. Genau das nämlich braucht man für praktische Anwendungen, denn:

Ein Auto, bei dem man nicht beeinflussen kann, ob es vorwärts oder rückwärts fährt, macht keinen Sinn, sagt Feringa. Mit so einem Auto kommt man nicht ans Ziel. Für unser Molekül heißt das: Wir müssen seine Drehrichtung zuverlässig kontrollieren können. Um das zu schaffen, nutzen wir aus, dass es unser Molekül in zwei Versionen gibt: und zwar Bild und Spiegelbild, so wie rechte und linke Hand. Und je nachdem, welches der beiden Moleküle wir nehmen, dreht es entweder im Uhrzeigersinn oder ihm entgegen.

Außerdem gelang es den Holländern, ihrem Motor buchstäblich Beine zu machen. Sie versahen den unteren Teil des Gebildes mit winzigen Stelzen. Und die lassen sich auf einer ebenen Goldfläche verankern. Das Ergebnis sieht unterm Spezialmikroskop aus wie ein riesiger Windpark, der allerdings nicht angetrieben wird durch den Wind, sondern durch das Sonnenlicht. Schwierigkeiten gibt es jedoch noch mit dem Tempo: Bislang nämlich dreht sich der Nanorotor aus Groningen nur sehr langsam: Für eine einzige Umdrehung braucht der Winzling rund eine Minute - quasi eine Karussellfahrt in Zeitlupe. Das Ziel aber sind einige Tausend Umdrehungen pro Sekunde. Um es zu erreichen, werden sich die Chemiker noch einige Tricks einfallen lassen müssen. Später dann kann sich Ben Feringa sogar vorstellen, seinen Propeller als Antrieb für winzige Gefährte zu nutzen, etwa für eine Art Nano-U-Boot.

Es gibt jede Menge Spekulationen, was man damit machen könnte, sagt Feringa: Nanoroboter, komplexe Nanomaschinchen. Nun ist es zwar noch ein bisschen früh, über solche Nanoroboter zu sprechen. Aber einige Forscher denken ernsthaft über kleine Maschinen nach, die Millionstel Millimeter messen und im Blut durch die Adern fließen, um Medikamente ganz gezielt zu bestimmten Organen zu transportieren. Und vielleicht sind wir in 50 Jahren sogar in der Lage, mit Nanorobotern einzelne Zellen zu reparieren. Das wäre schon fantastisch. Bis dahin ist es zwar noch ein weiter Weg. Aber ich halte das durchaus für möglich.

Anwendungsreif - so schätzen die Experten - werden die ersten molekularen Maschinchen frühestens in zehn Jahren sein. Zurzeit ist noch Grundlagenforschung angesagt; die Chemiker sind damit beschäftigt, erst einmal den molekularen Werkzeugkasten zu entwickeln, aus dem man sich dann später einmal bedienen können wird - meint auch Harald Fuchs, Physikprofessor aus Münster.

So muss man das sehen. Im Augenblick - im positiven Sinne ausgedrückt - spielen wir alle. Sicherlich auf sehr hohem intellektuellen Niveau weltweit. Die Konkurrenz ist auch sehr stark, sodass man sich nicht zurücklehnen darf. Deshalb sollte man das in Deutschland auch sehr bald konzertiert machen.

Ungewiss ist nur, ob es dann bei einer zivilen Nutzung der Winzlinge bleibt. Denn einen Nanoroboter, der als lebensrettender Miniaturchirurg durch die Eingeweide patrouilliert, den könnten geschickte Ingenieurshände womöglich auch in eine Furcht erregende Waffe verwandeln - einen unsichtbaren, tödlichen Kampfzwerg.
-> Patentes
-> weitere Beiträge