14. April 2009

Afrikanischer Fisch soll Herzkranken helfen Afrikanischer Fisch soll Herzkranken helfen

Universität Bonn mit vier Bionik-Projekten auf der Hannover Messe

Vielleicht steht dem afrikanischen Elefantenrüsselfisch eine große Karriere in der Medizin bevor. Das zigarrengroße Tier kann in pechschwarzer Nacht "sehen". Dazu erzeugt es schwache elektrische Felder, die es mit speziellen Sensoren in seinem Kinn wahrnimmt. Wissenschaftler der Universität Bonn und des Forschungszentrums Jülich wollen diese Fähigkeit nun kopieren. Ihr Fernziel ist ein "elektrisches Auge", das auch trübe Flüssigkeiten wie Blut problemlos durchdringen kann. Damit ließen sich dann beispielsweise Ablagerungen in Arterien genauer untersuchen. Die Forscher stellen auf der Hannover-Messe vom 20. bis zum 24. April einen ersten sehr einfachen Prototypen eines derartigen Elektrosensors vor. Das ist nur eines von vier Projekten, die Bonner Bioniker zeigen werden.

Bild Afrikanischer Fisch soll Herzkranken helfen
Bild Afrikanischer Fisch soll Herzkranken helfen © Universität Bonn

Das geplante "elektrische Auge" könnte beispielsweise eingesetzt werden, um gefährliche instabile Plaques zu erkennen. Das sind Ablagerungen in Arterien, die unverhofft platzen können. Folge kann zum Beispiel ein Herzinfarkt sein. Mediziner sind daher daran interessiert, instabile Plaques rechtzeitig zu identifizieren. Dabei könnte ein Blick auf die im Elefantenrüsselfisch "verbaute" Technik helfen. Vom gezeigten Prototypen bis zum fertigen Elektro-Auge ist es aber noch ein weiter Weg: So benötigt man viele Einzelsensoren, um ein detailliertes Bild zu erhalten " ähnlich wie auf dem Aufnahmesensor einer Digitalkamera zahlreiche lichtempfindliche Pixel sitzen. Zudem muss das fertige Elektro-Auge so miniaturisiert werden, dass es sich über einen Katheter in "verkalkte" Blutgefäße schieben lässt. Dennoch halten die Forscher um den Bonner Zoologen Professor Dr. Gerhard von der Emde sowie Professor Dr. Andreas Offenhäusser und Dr. Herbert Bousack vom Forschungszentrum Jülich diesen Ansatz für viel versprechend.

High Speed-Wärmefühler nach Insektenvorbild

Die Universität Bonn ist noch mit weiteren Bionik-Projekten auf der Hannover Messe vertreten. So hat ein Team von Wissenschaftlern unter Bonner Beteiligung den einzigartigen Feuersensor des Kiefernprachtkäfers kopiert. Dieser basiert auf einem für die Infrarotsensorik sehr ungewöhnlichen Funktionsprinzip: Der Käfer scheint Feuer gewissermaßen zu "hören". Dank dieses Mechanismus" reagiert der Wärmefühler etwa fünfmal schneller als technische Infrarotsensoren.

Die Infrarotsensoren des Feuerkäfers bestehen aus einem winzigen runden Behälter, in den die druckempfindliche Spitze einer mechanischen Sinneszelle eingebettet ist. Dieser Zylinder ist nur ein Drittel so dick wie ein Menschenhaar. Darin befinden sich einige hundertmilliardstel Milliliter Wasser. Bei Bestrahlung mit Infrarotlicht der passenden Wellenlänge erwärmt sich die Flüssigkeit. Sie dehnt sich dadurch sehr schnell aus, wodurch sich der Druck im Zylinder erhöht. Dadurch verformt sich die Spitze der Sinneszelle " und das schon wenige Tausendstel Sekunden nach dem Infrarot-Signal. Das Ganze funktioniert hydraulisch und damit fast verzögerungsfrei, ähnlich wie im Auto, wenn der Fahrer aufs Bremspedal steigt. An dem Projekt sind die Universität Bonn, die Forschungszentren Jülich und caesar, die Technischen Universität Dresden sowie die Firma DIAS Infrared Systems aus Dresden beteiligt. Die Forscher stellen auf der Hannover Messe das Sensor-Prinzip vor, das den Käfersinn fürs Brenzlige kopiert.

Von Schlangen lernen

Noch relativ am Anfang stehen dagegen zwei andere Projekte unter Bonner Beteiligung. In dem einen geht es um eine besondere Fähigkeit von Speikobras, Schützenfischen oder auch Pistolenkrebsen: Sie verschießen zielgenau Flüssigkeiten, um beispielsweise Feinde zu verscheuchen oder Beute zu erlegen. Den beteiligten Biologen und Ingenieuren geht es um die unterschiedlichen Wege, wie die Tiere diese Flüssigkeitsstrahlen erzeugen. Sie hoffen, dass ihre Erkenntnisse zu einer Verbesserung technischer Prozesse wie Schneiden oder Reinigen betragen. Und auch in anderer Hinsicht kann die Forschung den Schlangen etwas abgucken: Dank der besonderen Beschaffenheit ihrer Haut können sich die Reptilien ohne Beine fortbewegen, und das hoch effektiv. Verantwortlich dafür sind die charakteristischen Reibungseigenschaften des Schlangenkörpers, die Ingenieure nun mit Unterstützung der Uni Bonn auch technisch umsetzen wollen.


Kontakt:
Elektrosensor:
Professor Dr. Gerhard von der Emde
Gemeinschaftsstand Innovationsland der NRW-Hochschulen, Halle 2, Stand C38
Telefon: 0228/73-5555
E-Mail: vonderemde@uni-bonn.de

Feuersensor:
Prof. Dr. Helmut Schmitz
Gemeinschaftsstand Innovationsland der NRW-Hochschulen, Halle 2, Stand C38
Telefon: 0228/73-2071
E-Mail: h.schmitz@uni-bonn.de

Speikobra:
Ruben Berthé
Stand der Wissenschaftsregion Bonn, Halle 2, Stand D39
Telefon: 0228/73-5488
E-Mail: r.a.berthe@uni-bonn.de

Schlangenhaut:
Tobias Kohl
Bionik-Stand, Halle 2, Stand D46
Telefon: 0228/73-5476
E-Mail: t.kohl@uni-bonn.de



Weiterführende Informationen:

mehr zum Elefantenrüsselfisch


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Film zur Speikobra



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Elefantenrüsselfisch (c) Prof. von der Emde




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