![\"Elektronenmikroskopische](\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2022\/10\/Low-Res_pneumonia-microrobots-SEM.jpg-990x638-1.png\")
Schon seit einiger Zeit t\u00fcfteln verschiedene Forschergruppen mit unterschiedlichen Methoden an futuristisch wirkenden Behandlungstechniken: Eines Tages k\u00f6nnten mikroskopische Roboter im K\u00f6rper medizinische Missionen erf\u00fcllen \u2013 so die Vision. Bei der Entwicklung praktikabler Systeme stehen Wissenschaftler allerdings vor kniffligen Herausforderungen: Die Mikroroboter m\u00fcssen \u00fcber Antriebssysteme verf\u00fcgen, aber dennoch einfach aufgebaut sein, damit sie mit wenig Aufwand und in gro\u00dfer St\u00fcckzahl hergestellt werden k\u00f6nnen. Ein weiterer Aspekt ist die biologische Vertr\u00e4glichkeit und ein r\u00fcckstandsloser Abbau: Die Gebilde d\u00fcrfen im K\u00f6rper keine Immunreaktionen hervorrufen und nach ihrem Einsatz keine problematischen \u00dcberbleibsel hinterlassen.<\/p>\n\n\n\n
Einige Entwickler setzten deshalb biologische Materialien f\u00fcr die Konstruktion ihrer Mikroroboter ein. Andere nutzen hingegen Funktionseinheiten, die schon komplett von der Natur bereitgestellt werden, als Grundlage f\u00fcr ihre Systeme: Sie kreieren hybride Roboter aus der Kombination von biologischen \u201eBauteilen\u201c oder lebenden Organismen mit technischen Elementen. Im aktuellen Fall hat das interdisziplin\u00e4re Forscherteam der University of California in San Diego einzellige Algen f\u00fcr seine Entwicklung verwendet. Der interessante Aspekt der Art Chlamydomonas reinhardtii ist dabei neben der einfachen Vermehrung ihr leistungsf\u00e4higes Fortbewegungssystem: Die gr\u00fcnen Winzlinge verf\u00fcgen \u00fcber zwei schlagende Gei\u00dfeln, mit denen sie sich in ihrem nat\u00fcrlichen Wasser-Lebensraum effektiv fortbewegen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n
Nat\u00fcrliches Antriebssystem genutzt<\/h3>\n\n\n\n
Wie Voruntersuchungen der Wissenschaftler zeigten, k\u00f6nnen sich die Algen auch in Fl\u00fcssigkeit, wie sie im Bronchialsystem der Lunge vorkommt, effektiv fortbewegen. Um sie in biohybride Mikroroboter f\u00fcr den medizinischen Einsatz in diesem Organ zu verwandeln, haben die Forscher die K\u00f6rper der Einzeller durch biochemische Verfahren mit Antibiotika-gef\u00fcllten Nanopartikeln beschichtet. Diese Beh\u00e4lter bestehen aus Polymersubstanzen, die vollst\u00e4ndig biologisch abbaubar sind. In einem entsprechenden Umfeld l\u00f6sen sie sich dadurch langsam auf, geben nach und nach ihren Inhalt frei und hinterlassen am Ende keine problematischen R\u00fcckst\u00e4nde. Au\u00dferdem wurden die Nanopartikel mit Zellmembranen von wei\u00dfen Blutk\u00f6rperchen beschichtet, um m\u00f6gliche Reaktionen des Immunsystems einzuschr\u00e4nken.<\/p>\n\n\n\n
Um die erhoffte Wirkung des Konzepts auszuloten, setzte das Team die Algen-Mikroroboter ein, um M\u00e4use mit einer akuten Form der Lungenentz\u00fcndung zu behandeln, die durch das Bakterium Pseudomonas aeruginosa verursacht wird. Dieses Testsystem besitzt klinische Relevanz, betonen die Forscher: Solche Infektionen treten h\u00e4ufig bei Patienten auf, die auf der Intensivstation mechanisch beatmet werden m\u00fcssen. Bei den Versuchen brachte das Team die Mikroroboter \u00fcber einen eingef\u00fchrten Schlauch in das Bronchialsystem der von einer akuten Infektion betroffenen Versuchstiere ein und untersuchte die Wirkungen.<\/p>\n\n\n\n
Antibiotika effektiv verteilt<\/h3>\n\n\n\n
Wie sie berichten, klangen die Infektionen durch diese Therapie nach einer Woche vollst\u00e4ndig ab: Alle mit den Mikrorobotern behandelten M\u00e4use \u00fcberlebten mehr als 30 Tage, w\u00e4hrend die unbehandelten M\u00e4use innerhalb von drei Tagen starben. Es waren auch keine problematischen Nebenwirkungen der Behandlung zu verzeichnen, berichtet das Team. Wie sich zudem zeigte, war die Mikroroboter-Therapie deutlich effektiver als eine intraven\u00f6se Injektion mit Antibiotika in die Blutbahn. Das liegt daran, dass das innovative Konzept das Medikament genau dorthin bringt und verteilt, wo es ben\u00f6tigt wird, anstatt es im gesamten K\u00f6rper auszubreiten. Wie die Forscher berichten, erforderte eine intraven\u00f6se Behandlung eine Antibiotika-Dosis, die 3000-mal h\u00f6her war als die in den Mikrorobotern verwendete, um die gleiche Wirkung zu erzielen.<\/p>\n\n\n\n
\u201eBei einer intraven\u00f6sen Injektion gelangt manchmal nur ein sehr kleiner Teil der Antibiotika bis in die Lunge. Das ist der Grund, warum viele derzeitige Antibiotikabehandlungen f\u00fcr Lungenentz\u00fcndungen nicht so gut wie n\u00f6tig wirken, was zu hohen Sterblichkeitsraten bei den kr\u00e4nksten Patienten f\u00fchrt\u201c, sagt Co-Autor Victor Nizet von der University of California in San Diego. \u201eAus unseren bisherigen Ergebnissen im Mausmodell geht hervor, dass die Mikroroboter auch bei menschlichen Patienten das Eindringen von Antibiotika optimieren k\u00f6nnten, um bakterielle Krankheitserreger besser abzut\u00f6ten und das Leben zu retten\u201c, so der Wissenschaftler.<\/p>\n\n\n\n
Wie das Team abschlie\u00dfend betont, befindet sich das Konzept allerdings noch in einer relativ fr\u00fchen Entwicklungsphase. Die Forscher werden nun die Wirksamkeit, Sicherheit und das Einsatzpotenzial ihrer Algen-Mikroroboter weiter ausloten, bis Versuche an gr\u00f6\u00dferen Versuchstieren und schlie\u00dflich am Menschen folgen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n