Entdeckung japanischer Forscher Bakterien treiben Minimotor an
Washington (rpo). Japanische Wissenschaftler haben einen kleinen Motor entwickelt, der aus einem anorganischen Material und lebenden Bakterien besteht. Die Bakterien treiben den Motor an, indem sie den Rotor durch eine Art Laufrad in Bewegung versetzen. Verwendung finden könnte der Motor zum Beispiel in medizinischen Miniaturfräsen zur Beseitigung von Ablagerungen in Blutgefäßen.
Nach Angaben der Forscher sei dies der erste mikromechanische Apparat dieser Art. Die Mikroorganismen treiben den Motor an, indem sie sich auf einer Siliziumbahn fortbewegen und so den Rotor durch eine Art Laufrad in Bewegung versetzen. Der Rotor mit einem Durchmesser von nur 20 tausendstel Millimetern dreht sich rund zweimal pro Minute. Genetische Veränderungen an den Bakterien könnten diese Leistungen noch steigern, schreibt das Forscherteam um Yuichi Hiratsuka in der Fachzeitschrift "PNAS".
In der Natur gibt es so genannte Motorproteine, die chemische Energie effizient in mechanische Arbeit umsetzen. Zudem sind sie in der Lage, sich selbst zu größeren Strukturen zusammenzubauen. Zahlreiche Wissenschaftler versuchen, mit solchen Motorproteinen betriebene Minimotoren zu bauen. Diese könnten beispielsweise in der Biotechnologie winzige Pumpen oder in der Medizin Miniaturfräsen antreiben, die Ablagerungen in den Blutgefäßen beseitigen. Solche Motorteile aus den Zellen zu isolieren, ist jedoch nicht einfach.
Das Team um Hiratsuka hat nun zum ersten Mal einen Motor konstruiert, der aus anorganischem Siliziumdioxid sowie aus intakten Bakterien besteht. Der Minimotor wird durch Bakterien der Art Mycoplasma mobile angetrieben. Diese birnenförmigen Mikroorganismen sind rund einen Mikrometer (tausendstel Millimeter) groß und bewegen sich über feste Oberflächen mit einer konstanten Geschwindigkeit von zwei bis fünf Mikrometern pro Sekunde. Damit sich der Rotor in einer vorgegebenen Richtung dreht, haben die Forscher M. mobile durch einen engen Silizium-Kanal geleitet, der in eine kreisförmige Bahn mündete. Diese enthielt eine Art Laufrad, auf dem sich ein Rotor aus Siliziumdioxid befand. Indem sich die Bakterien durch den Kanal bewegten, drehten sie das Laufrad und trieben damit auch den Rotor an, der sich rund zweimal pro Minute drehte.
Die Forscher stellten fest, dass mit ihrem Minimotor aus ganzen Bakterienzellen mehr Kraft erzeugt wird als mit isolierten Motorproteinen. Intakte Bakterien haben den Vorteil, dass sie sich selbst wieder in Stand setzen können und zudem einfach mit Energie versorgt werden können. Sie werden nämlich lediglich durch den Zucker Glukose angetrieben. Künftig könnten die Bakterien genetisch so verändert werden, dass sie ihre Funktionen noch besser erfüllen, hoffen die Forscher.
