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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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U-Boote und Co: Nanotechnik im Dienst der Medizin |
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| | | In der Nanodimension soll sich die große technologische Revolution des 21. Jahrhunderts abspielen. Gearbeitet wird zum Beispiel an Nano-U-Booten, die im Körper kreuzen und medizinische Aufträge erledigen. |
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Zwar fehlt noch einiges bis zum Einsatz am Patienten, ein Prototyp ist aber schon unterwegs - wenn auch nicht in der Blutbahn.
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Die große Chance im Kleinen |
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Es ist ein Abenteuer wie die Raumfahrt: mit den ersten Schritten in die Nanodimension hat sich dem Menschen eine völlig neue Welt eröffnet. Ein ganzes Universum im Maßstab von Atomen und Elementarteilchen ist zugänglich geworden.
Allerdings ist es nicht leicht, sich in dieser Welt zurechtzufinden, bei Größenordnungen von Milliardstel Metern tut sich schon der Verstand schwer - mit der sinnlichen Wahrnehmung ist längst Schluss.
In der Nanodimension versagen selbst die besten optischen Mikroskope, auch "konventionelle" Elektronenmikroskope liefern keine wirklich tauglichen Bilder. Nur Raster-Tunnel-Mikrosope schaffen da Abhilfe.
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Mit dem Blindenstock in eine neue Welt
Das Raster-Tunnel-Mikroskop sieht nicht, sondern ertastet die Atomstrukturen, wie ein Blinder die Blindenschrift liest. Dabei wird der sogenannte Tunneleffekt genützt. Das ist der Austausch von Elektronen, die auf atomarer Ebene von einem Medium zum anderen wechseln. In diesem Fall vom untersuchten Medium zum Fühler des Mikroskops - und umgekehrt.
Die Intensität des Elektronenflusses verändert sich mit jeder Bewegung und kann gemessen werden. Diese Messdaten werden in Bilder übersetzt: es entsteht eine Reliefkarte im atomaren Maßstab. Das Raster-Tunnel-Mirkoskop ist aber auch ein Werkzeug: damit lassen sich auch Manipulationen im Nanobereich vornehmen. |
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 Mehr zur Raster-Tunnel-Mikroskopie bei Wikipedia |
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Bastelstunde mit Elementarteilchen |
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Weltweit wird an und Robotern in Nanodimensionen gearbeitet. Maschinen dieser Größenordnung werden nach raffinierten Rezepten aus der Molekularphysik zusammengebraut. So ist es zum Beispiel einem Forscherteam in Frankreich gelungen, ein Molekül mit vier Beinen zu schaffen.
Der molekulare Vierbeiner wird vom Stachel eines Rastertunnelmikroskops angetrieben und braucht einen kräftigen Schubs, damit er vorankommt. In den ersten Experimenten ist das Molekül zwar nicht viel weiter als ein paar Zentimeter gekommen - für die Nanodimension ist das jedoch eine beachtliche Wegstrecke.
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Putzkolonne im Blutkreislauf |
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Im nächsten Schritt haben die Forscher den schwerfälligen Vierbeiner zu einem molekularen Geländefahrzeug umgebaut. Satt auf Beinen nimmt das Vehikel jetzt auf Schaufelrädern die atomaren Hürden.
Noch muss der Schaufelradler von außen angetrieben werden. Die Forscher arbeiten nun an einem "Motor" für das Vehikel. Entsprechend programmiert, könnten derartige Nanoroboter als Putzkolonne im Blutkreislauf ausschwärmen.
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Eisenpartikel verraten AIDS-Infektion |
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Näher an praktischen Anwendungen von Nanopartikeln in der Medizin sind Forscher in Deutschland. Mit Hilfe der Nanotechnologie wurde ein AIDS-Test entwickelt. Die Infektion soll bereits im Anfangsstadium erkannt werden. Dazu verwenden die Forscher spezielle Eisenoxidpartikel.
Diese Teilchen sind positiv geladen und zeigen daher eine besondere Affiniät für negativ Geladenes - wie zum Beispiel die bei einer Infektion im Blut ausschwärmenden HIV-Antikörper. Wird nun die Eisenoxidlösung injiziert und die Partikel treffen auf die Antikörper, so gehen die beiden Moleküle eine innige Verbindung ein.
Im Testverfahren wird das Zweigespann mit einem Magneten extrahiert. So funktioniert es zumindest in Modellversuchen.
Bis zum echten Einsatz in der Praxis, am Menschen, ist freilich noch einiges an Entwicklungsarbeit zu leisten.
Gerhard Roth, Modern Times
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Mehr Informationen zu diesem Thema erhalten Sie in der Sendung "Modern Times" am Freitag, 20. 02. 2004, um 22.35 Uhr in ORF 2. |
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Modern Times |
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01.01.2010 |
