Taiwan Today

Einem Forschungsteam von der National Taiwan University (NTU) in Taipeh ist es gelungen, aus epidermischen Zwiebelzellen einen künstlichen Muskel zu erzeugen, der sich je nach zugeführter elektrischer Spannung beugen, zusammenziehen und ausdehnen kann. Die Erkenntnisse des Teams, die in der am 4. Mai erschienenen Ausgabe der US-amerikanischen Publikation „Applied Physics Letters“ veröffentlicht wurden, erregten weltweite Aufmerksamkeit in den Medien mit Berichten in herausragenden Presseorganen wie dem britischen „The Independent“ und der „Los Angeles Times“ sowie den Zeitschriften „Smithsonian“ und „Time“. Nach den Worten des führenden Autors Chen Chien-chun, der am NTU-Institut für angewandte Mechanik promovierte, bestehen vorhandene künstliche Muskeln meist aus Makromolekülen oder Formgedächtnislegierungen, deren Herstellung kostspielig und schwierig ist. „Während solche weichen Aktoren sich entweder beugen, zusammenziehen oder ausdehnen können, ist keiner von ihnen zu allen drei Vorgängen in der Lage.“ Chens Intuition über die Eignung von Zwiebelzellen für die Muskelherstellung beruhte auf Erfahrungen, die er gesammelt hatte, als er während seiner Oberschulzeit die Zellstruktur von Zwiebeln unter einem Mikroskop erkundete. In Zusammenarbeit mit Forschern von der NTU-Abteilung für Maschinenbau nahm er eine Zellschicht direkt unter der trockenen Oberflächenhaut einer Zwiebel und gefriertrocknete das Material 24 Stunden lang, um alles Wasser zu entfernen. Weil ein solches Verfahren die Zellen hart und spröde macht, wandte Chen eine Säure-Vorbehandlung an, um die natürliche Elastizität zu bewahren. Anschließend überzog er sie mit Gold, um Leitfähigkeit zu erzielen. „Wir entdeckten, dass die einlagige Gitter-Mikrostruktur der Zellen elastisch wurde und in entgegengesetzte Richtungen gebeugt werden konnte, wobei sie sich entweder zusammenzogen oder ausdehnten“, berichtete Chen. Zwar beträgt die maximale Verschiebung des künstlichen Muskels lediglich einen Millimeter, doch Chen verweist darauf, sein Team habe vorgeführt, dass das ausreiche, um einen Baumwollfaden mit einem Gewicht von 0,1 Milligramm zu ergreifen. „Eine solche Entwicklung öffnet das Tor für die Verwendung natürlicher Strukturen im Ingenieurwesen, denn epidermische Zellen von Pflanzen sind billig, leicht zu beschaffen und stellen keine Bedrohung für die Umwelt dar.“ Chen warnt indes, dass es noch ein langer Weg dahin sei, bis seine Forschung kommerzialisiert werden könne. „Die nächste Herausforderung besteht darin, die Maximalverschiebung und die Leistungskraft zu erhöhen, damit Aktoren dazu verwendet werden können, medizinische Hilfsmittel oder Roboter zu entwickeln.“ —Quelle: Taiwan Today, 05/08/2015 (SFC-JSM) —Zuschriften an die Taiwan heute-Redaktion unter taiwanheute@yahoo.com