Bakterien als Kabel für Herzschrittmacher

Modell eines Nanodrahts zweier Bakterien (Bild: Edward H. Egelman/virginia.edu)

Naturphänomen könnte eines Tages die komplizierte Implantat-Elektronik revolutionieren

Charlottesville (pte/08.04.2019/06:15) Bakterien können elektrischen Strom leiten. Das liegt an ihrer speziellen Struktur, wie das Team um Edward H. Egelman von der University of Virginia http://www.virginia.edu herausgefunden hat. Die Forscher wollen diese Strukturen nun kopieren, um bioverträgliche elektronische Geräte und deren Stromversorgung herzustellen. Herzschrittmacher könnten dann möglicherweise beliebig lange mit Energie versorgt werden. 

Proteinhülle umschließt Moleküle

Es geht um den Mikroorganismus Geobacter sulfurreducens, der im Boden lebt. Die Fähigkeit, Strom zu leiten, rührt von Faserbündeln her, die perfekt ausgerichtet sind. Diese bestehen aus einer Proteinhülle, die metallhaltige Moleküle umschließen. Die Proteine bilden gewissermaßen die Isolation des Stromleiters. Jede dieser Fasern ist 100.000 Mal dünner als ein menschliches Haar.

Die Experten glauben, dass diese Biofasern eine Brücke bilden können zwischen elektronischen Geräten und Körperzellen. „Das ist interessant für alle Implantate, die mit Gewebe in Verbindung stehen“, sagt Egelman. Da die Drähte aus natürlichem Material bestehen, ist die Abstoßungsgefahr gering. Als Beispiel nennt er Herzschrittmacher, die heute mit ganz normalen Drähten ans Herz angeschlossen werden. „Wir können uns miniaturisierte elektronische Geräte mit biologischen Nanodrähten vorstellen“, so der Fachmann.

Kryoelektronenmikroskop genutzt

Die Geobacter-Familie erfüllt im Erdreich wichtige Aufgaben. Sie verwandeln Schadstoffe, sogar radioaktive Abfälle, in harmlose Materialien. Sie überleben in sauerstoffarmer Umgebung. Die Nanodrähte benutzen sie, um überschüssige Elektronen abzuleiten. Egelman vergleicht das mit dem Atmen von Organismen, die an der Luft leben.

Die ungewöhnlichen Nanodrähte und ihre Zusammensetzung haben die Forscher mithilfe eines noch nicht allzu weitverbreiteten Geräts entdeckt, dem Kryoelektronenmikroskop. Damit lassen sich hochaufgelöste Bilder von biologischen Proben erzeugen, die bei kryogenen Temperaturen eingefroren sind, also bei weniger als minus 150 Grad Celsius. Die Natur habe während der seit Milliarden Jahren andauernden Evolution Materialien entwickelt, die außergewöhnliche Eigenschaften hätten. „Davon wollen wir profitieren“, schließt Egelman.

Karin Eder
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Diplomierte Gesundheits- und Krankenpflegerin, Advanced Practice Nurse, Lehrerin für Gesundheits- und Krankenpflege, Leitung Bereich Gerontologie und Validation im Ausbildungszentrum des Wiener Rotes Kreuzes GmbH.

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