Mit medizinischen Mikrorobotern zum Durchbruch des Jahres

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Metin Sitti ist seit diesem Jahr affiliierter Professor am Departement Informationstechnologie und Elektrotechnik der ETH Zürich und forscht im Bereich der bio-​inspirierten Mikro-​ und Nanorobotik. (Bild: MPI für Intelligente Systeme / W. Scheible)

Die Forschung von Professor Metin Sitti wurde an der diesjährigen «Falling Walls Conference» in Berlin zum Durchbruch des Jahres in der Kategorie «Engineering & Technology» gewählt. Die Mikroroboter des mit der ETH Zürich affiliierten Forschers eröffnen neue Möglichkeiten für nicht-​invasive medizinische Diagnosen und Behandlungen.

Das grosse Finale der «Falling Walls Conference» am 9. November in Berlin musste aufgrund der Covid-​19-Situation dieses Jahr zum ersten Mal online durchgeführt werden. Dabei wurden die «Breaktroughs of the Year» in zehn Kategorien gekürt. Zum 31. Geburtstag des Mauerfalls in Berlin wollen die Veranstalter damit zeigen, welche «Mauern» in Wissenschaft und Gesellschaft als nächstes fallen werden. Die Jurys hatten dafür aus über 600 Finalisten in jeder Kategorie zehn Gewinnerinnen ausgewählt.

Sitti ist aktuell Professor an der Universität Koç in Istanbul und Direktor am Max-​​Planck-​Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart. Diesen Mai wurde er zusätzlich zum affiliierten Professor am Departement Informationstechnologie und Elektrotechnik der ETH Zürich berufen.

Im Zentrum von Sittis aktueller Forschung an der ETH steht die bio-​​inspirierte Mikro-​​ und Nanorobotik und dabei insbesondere die Kopplung von Mikrorobotern mit der Magnetresonanztomographie (MRI). Dadurch soll es eines Tages möglich werden, die kabellosen Roboter im Körper exakt abzubilden, zu überwachen und zu steuern.

Im Zentrum von Sittis aktueller Forschung an der ETH steht die bio-​​inspirierte Mikro-​​ und Nanorobotik und dabei insbesondere die Kopplung von Mikrorobotern mit der Magnetresonanztomographie (MRI). Dadurch soll es eines Tages möglich werden, die kabellosen Roboter im Körper exakt abzubilden, zu überwachen und zu steuern. Kürzlich präsentierte er einen biokompatiblen Mikroroboter, lediglich 3,7 Millimeter lang, 1,5 Millimeter breit und 0,18 Millimeter dick. Dieser kann sich auf sieben unterschiedliche Arten im Körper fortbewegen, darunter rollend, schwimmend und springend. Als Vorbild dienten Mikroorganismen. Der Roboter ist mit winzigen Magneten ausgestattet, die extern über ein elektromagnetisches Feld unterschiedlich angeregt werden können. Die Intelligenz eines solchen Mikroroboters beruht hauptsächlich auf dessen physischem Aufbau, dem verwendeten Material, und der Fähigkeit zur Selbstorganisation – und nicht wie bei grösseren Robotern auf leistungsfähigen Computern. «Es ist das erste Mal, dass ein Roboter in dieser Grösse so viele Bewegungsmöglichkeiten vereint», sagt Sitti. «Dadurch könnte er sich in praktisch allen Bereichen unseres Körpers fortbewegen.»

Auch hat sein Team kürzlich eine weiche Kapsel von wenigen Mikrometern Durchmesser entwickelt, mit welcher flüssige Wirkstoffe mit höchster Präzision durch einen äusseren Impuls an der Zielstelle im Organismus appliziert werden können. Auch nicht-​invasive Biopsien sollen damit möglich werden. Bis die Roboter für eine zunehmend personalisierte Medizin zum Einsatz kommen, ist wegen der hohen Sicherheitsanforderungen jedoch noch viel Forschung und Entwicklung nötig. Eine der grössten Herausforderungen ist die kontrollierte und präzise Steuerung der Roboter in turbulenten Körperflüssigkeiten und pulsierenden Organen. Sitti rechnet mit zehn Jahren bis zu ersten klinischen Anwendungen am Menschen. Von den Vorteilen einer durch Mikro-​ und Nanorobotik ergänzten Medizin ist er aber schon heute überzeugt: «Wir sind auf dem Weg zu einer Medizin, mit der wir Krankheiten früher erkennen und mit viel weniger Nebenwirkungen behandeln können.»

 

Silvie Cuperus

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