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StartseiteForschung aktuellCyborg-Schnecken19.03.2012

Cyborg-Schnecken

Stromerzeugung per implantierter Bio-Brennstoffzelle

Biologie/Technologie. - Man kennt Cyborgs aus Science-Fiction-Filmen und Computerspielen: Mischwesen aus Mensch und Maschine. Im US-Bundesstaat New York haben Forscher nun Schnecken zu Cyborgs gemacht: Die implantierten Bio-Brennstoffzellen erzeugen elektrische Energie direkt aus dem Blutzucker der Tiere.

Von Jan Lublinski

Forscher der Clarkson Universität um Evgeny Katz haben Bio-Brennstoffzellen in Schnecken implantiert. (Clarkson University)
Forscher der Clarkson Universität um Evgeny Katz haben Bio-Brennstoffzellen in Schnecken implantiert. (Clarkson University)

Der russische Chemiker Evgeny Katz hält besondere Tiere in seinem Labor an der Clarkson Universität im US-Bundestaat New York: Es handelt sich um Schnecken mit einer Cyborg-Ausrüstung: Sie tragen kleine, implantierte Bio-Brennstoffzellen. Diese Geräte erzeugen elektrische Energie direkt aus dem Blutzucker der Tiere. Die Schnecken haben also ihre eigene Stromversorgung dabei, an die Katz in Zukunft elektronische Geräte anschließen will.

"Im Moment halten wir die Schnecken noch fest, um den elektrischen Strom und die Spannung mit Elektroden abzugreifen und zu messen. In Zukunft aber werden wir mikroelektronische Geräte an die Schnecken anschließen. Dann können sie sich frei bewegen und die Geräte mit Strom versorgen."

Allerdings hält sich die elektrische Leistung der Cyborg-Schnecken noch in Grenzen: Sie erzeugen dauerhaft nur 0.2 Mikrowatt. Damit lässt sich wenig anfangen. Aber, sagt Evgeny Katz, man könne auch gleich mehrere solcher Geräte implantieren und hintereinander schalten. Oder noch besser: den Schnecken-Strom kurzzeitig speichern.

"Die Ausbeute lässt sich verbessern, wenn die elektrische Energie in einem kleinen Kondensator gesammelt und dann mit einem Mal freigegeben wird. Dann wäre genug Energie da, um einen Sender mit Strom zu versorgen - und drahtlos zu kommunizieren."

Auch andere Wissenschaftler haben in den vergangenen Jahren derartige bioelektronische Experimente gemacht. Das Besondere an Evgeny Katz` Labor-Cyborg-Schnecken aber ist, dass sie über mehrere Monate hinweg ein halbwegs normales Leben führen. Sie knabbern vor allem Karotten, schleichen ein wenig herum – und produzierten elektrischen Strom.

Was aber steckt hinter dieser seltsam anmutenden Grundlagenforschung? Naheliegend ist es, an medizinische Anwendungen zu denken: Wenn es gelänge, auch bei Menschen solche Bio-Brennstoffzellen zu implantieren, könnten Herzschrittmacher zum Beispiel ohne Batterie auskommen. Einige Forschergruppen experimentieren darum mit größeren Tieren wie Ratten und Hasen, weil deren Körper dem des Menschen relativ ähnlich ist. Die medizinischen Anwendungen hat Evgeny Katz jedoch weniger im Sinn.

"Wir machen etwas völlig anderes. Wir arbeiten mit kleinen Lebewesen: Schnecken, Würmer, Insekten. Mit ihrer Hilfe wollen wir die Umwelt beobachten. Dabei denken wir vor allem an militärische und sicherheitstechnische Anwendungen. Diese Tiere könnten eines Tages kleine Videokameras tragen oder mit Sensoren Radioaktivität und giftige Stoffe messen. Ihre Messdaten könnten sie dann drahtlos übertragen. Auf diese Weise könnte man also Signale aus der Umgebung sammeln."

Finanziell unterstützt werden diese Forschungen aus den US-amerikanischen Militärforschungs-Fördertöpfen. So wie auch die Arbeit einer weiteren US-Wissenschaftlergruppe in Cleveland, Ohio, die sich mit Cyborg-Kakerlaken befasst. Diese speziellen Haustiere sollen bald deutlich mehr elektrische Energie produzieren als die Schnecken. Evgeny Katz will demnächst auch mit Hummern arbeiten, was insbesondere die Marine begeistern dürfte.

Für die Luftwaffe wiederum ist eine Forschergruppe um Michel Marhabiz interessant. Sie experimentiert mit Käfern, an der Universität von Kalifornien in Berkeley. Vor vier Jahren gelang es zum ersten Mal, einen Käfer im Flug fernzusteuern, ebenfalls mit implantierter Elektronik. Die fliegenden Käfer-Cyborgs haben bislang aber noch relativ schwere Batterien im Gepäck. Da ist es doch eine Erleichterung, dass sich jetzt in neuen Experimenten zeigt: Auch die ferngesteuerten Käfer können ihren eigenen Strom produzieren.

Marhabiz und Kollegen haben außerdem angekündigt, demnächst eine Publikation zum Thema Forschungsethik vorlegen zu wollen.

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