Biobot: Roboter aus Muskelgewebe

US-Wissenschaftler haben einen Roboter gebaut, der mit Muskelkraft angetrieben wird: Der Aktor des wenige Millimeter großen Roboters besteht aus Muskelfasern, die mit elektrischem Strom angesteuert werden.

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Künstlerische Darstellung des Biobot: Skelettmuskeln statt Herzzellen
Künstlerische Darstellung des Biobot: Skelettmuskeln statt Herzzellen (Bild: Janet Sinn-Hanlon, Design Group@VetMed)

Es klingt nach Terminator: US-Wissenschaftler haben einen Roboter entwickelt, der aus Muskelzellen besteht. Dieser Biobot flößt allerdings keine Angst ein, er ist nur wenige Millimeter groß.

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Der Biobot hat die Form eines flachen Us, sieht also ein wenig aus wie ein Telefonhörer. Er besteht aus einem elastischen Hydrogel, das mit einem 3D-Drucker aufgebaut wurde. Zwischen den beiden Beinen sitzt ein Streifen aus Muskelfasern, der als Antrieb dient.

Steuerung mit Strom

Gesteuert wird der Roboter mit Stromimpulsen: Dadurch werden die Muskeln dazu gebracht zu kontrahieren. Das U biegt sich und entspannt sich wieder - der Biobot macht einen Schritt vorwärts. Die Geschwindigkeit, mit der der Roboter geht, wird durch die Frequenz der elektrischen Impulse bestimmt.

Besonders schnell ist der Roboter allerdings nicht: Er schaffe anderthalb Körperlängen pro Minute, schreiben die Forscher um Rashid Bashir in der US-Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences. Das entspreche einer Geschwindigkeit von 156 Mikrometern pro Sekunde.

Skelettmuskeln als Bioaktoren

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Die Fasern stammen von Skelettmuskeln. Das sind jene Muskeln, die beispielsweise Arme und Beine bewegen, die also für die willentlichen Bewegungen zuständig sind. Die Skelettmuskeln eignen sich besonders gut als Bioaktoren, da diese sich einfach durch Signale von außen ansteuern lassen.

2012 hatten die Forscher von der Universität von Illinois in Urbana-Champaign schon einmal einen Roboter aus Zellen gebaut, aus Herzzellen. Diese seien aber schwieriger zu steuern als die Skelettmuskeln, da sie ständig kontrahieren.

Biologische Maschinen

"Ein biologischer Antrieb mit Zellen ist die Grundlage für den Bau jeder biologischen Maschine", erklärt Bashir. Ziel sei es, mit biologischen Komponenten Maschinen und Systeme etwa für medizinische Anwendungen zu bauen. "Biologie ist immens leistungsfähig, und wenn wir irgendwie lernen, ihre Vorteile auf praktische Anwendungen zu übertragen, können eine Menge großartige Dinge entstehen."

Im nächsten Schritt wollen die Forscher den Biobot dazu bringen, nicht mehr nur geradeaus zu laufen, sondern auch die Richtung zu wechseln. Dazu wollen sie Nervenzellen in den Aktor integrieren, die beispielsweise auf Licht oder einen bestimmten chemischen Stoff reagieren.

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