Mikromaschinen: Schwärme winziger Roboter vollbringen Kraftakte wie Ameisen

Schwärme winziger Roboter, die ähnlich wie Ameisen zusammenarbeiten – das könnte schon bald Realität werden. Kaum größer als ein Sandkorn, vollbringen sie Erstaunliches. Hindernisse überwinden, schwere Lasten tragen und Medikamente präzise an den Zielort bringen – all das meistern sie mit koordinierter Teamarbeit. Ihre Fähigkeiten basieren auf Magnetfeldern, die sie präzise steuern und wie ein Ameisenvolk agieren lassen.

Die Forschung an solchen Mikrorobotern schreitet rasant voran. Ein Team um Jeong Jae Wie von der Hanyang University in Südkorea hat die kleinen Wunderwerke entwickelt. Die Mini-Maschinen bestehen aus Epoxidharz, das mit magnetischen Partikeln durchsetzt ist, und werden mithilfe eines magnetischen „Programms“ zu spezifischen Missionen befähigt. Damit öffnen sich ganz neue Perspektiven – vor allem in der Medizin.

Präzision auf engstem Raum

Ein Beispiel: Die Roboter können Hindernisse erklimmen, die fünfmal höher sind als ihre eigene Größe. Oder sie transportieren Pillen mit einem Gewicht, das das 2000-Fache ihrer eigenen Masse beträgt – und das durch Flüssigkeiten. Vor allem in der minimal-invasiven Medizin könnten die Roboter in Zukunft Großes leisten. Denkbar sind Einsätze in verstopften Blutgefäßen, wo sie Blockaden lösen, oder in Organen, wo sie Medikamente präzise an die gewünschte Stelle bringen.

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„Diese magnetischen Mikroroboter haben enormes Potenzial“, erklärt Xiaoguang Dong von der Vanderbilt University in Tennessee, der an der Forschung nicht beteiligt war. Allerdings weist er laut New Scientist auch auf Herausforderungen hin: Die Roboter sind noch nicht in der Lage, sich autonom durch komplexe und enge Strukturen wie Blutbahnen zu bewegen. Zudem müssen die Materialien sicherer werden, da die verwendeten magnetischen Partikel potenziell toxisch sind.

Inspiration aus der Natur

Die Idee hinter dieser Technologie ist nicht neu – sie stammt aus der Natur. Ameisen, die gemeinsam Brücken bauen, schwimmende Flöße formen oder schwere Lasten bewegen, dienten den Wissenschaftlern als Vorbild. Diese sogenannte Schwarmintelligenz lässt sich auf die Roboter übertragen, die sich wie Ameisen koordinieren und ihre Kräfte bündeln.

Das Besondere: Die Forscher haben einen Weg gefunden, die Mikroroboter kostengünstig in großer Stückzahl zu produzieren. Durch ein spezielles Herstellungsverfahren können Hunderte dieser Mini-Maschinen gleichzeitig gefertigt werden – mit exakt programmierten magnetischen Eigenschaften. Das eröffnet nicht nur in der Medizin, sondern auch in der Industrie neue Möglichkeiten.

Große Pläne für die Zukunft

Die Forschungsergebnisse, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Cell Device, zeigen eindrucksvoll, was diese Technologie leisten kann. Doch es bleibt noch viel zu tun. Neben der Optimierung der Materialien muss die Steuerung weiter verfeinert werden, damit die Roboter durch komplexe Umgebungen autonom navigieren können.

Eins ist jedoch klar: Die winzigen Helfer könnten die Art und Weise, wie wir medizinische Behandlungen oder industrielle Prozesse angehen, grundlegend verändern. Sie sind nicht nur ein technisches Wunderwerk, sondern auch ein Beispiel dafür, wie die Natur die innovativsten Lösungen inspiriert.

Was du dir merken solltest:

• Winzige Roboter, gesteuert durch Magnetfelder, arbeiten koordiniert wie Ameisen und bewältigen Hindernisse, transportieren schwere Lasten und liefern Medikamente präzise an die gebrauchte Stelle.
• Hergestellt aus magnetisch programmiertem Epoxidharz, ermöglichen die Roboter neue Perspektiven in der Medizin und Industrie.
• Materialtoxizität und fehlende Autonomie sind Hindernisse, doch die Forschung zeigt großes Potenzial für minimal-invasive Anwendungen.

Übrigens: Nano-Roboter versprechen revolutionäre Fortschritte: Sie könnten Krebs bekämpfen und Umweltverschmutzung beseitigen. Doch ihre Risiken werfen brisante Fragen auf. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Jeong Jae Wie et al.