Eintauchen in die Mikrowelt

Das Flugverhalten von Fruchtfliegen studieren oder mit einem Roboter eine Operation im Auge durchführen: Beides setzt Instrumente voraus, die in der Mikrowelt funktionieren. Einer Welt, die eigenen physikalischen Gesetzen gehorcht.

Dieser magnetische Mikrokatheter (Durchmesser: 300 μm) wurde für die Medikamentenabgabe in der Augenchirurgie entwickelt. Die Spitze des Katheters kann präzise bewegt werden, um Medikamente an gezielte Orte auf der Netzhaut zu bringen.

Das Zellen-Kraftmikroskop kombiniert einen Kräftesensor mit einem hochpräzisen Positionierungssystem. Damit können Kräfte und mechanische Eigenschaften einzelner Zellen gemessen werden.

Wenn wir in die Welt einzelner Zellen eintauchen, verhält sich die Physik grundlegend anders als wir sie kennen: Flüssigkeiten wie Wasser zeigen sich zum Beispiel zähflüssig, der Einfluss der Schwerkraft wird vernachlässigbar klein, und Energiespeicherung wird nahezu unmöglich.

Um einen vertieften Einblick in diesen Mikrokosmos zu erhalten und seine Zusammenhänge zu verstehen, ist es unumgänglich, die physikalischen Grössen in dieser Skala zu messen. Die so erhaltenen Daten benutzen Forschende des Multi-Scale Robotics Lab, um neue medizinische Werkzeuge zu entwickeln. Diese sollen entweder bestehende medizinische Eingriffe sicherer machen oder neue Eingriffsmethoden ermöglichen. So etwa drahtlos gesteuerte, minimal invasive Mikroroboter, die für eine Vielzahl medizinischer Eingriffe verwendet werden können. Neben diesen Anwendungen, beschäftigen sich die Forschenden auch  mit grundlegenden Fragen der Biologie. Um ungeklärten biologischen Prozessen auf den Grund zu gehen, entwickeln sie neuartige Messinstrumente. Beispielsweise Kräftesensoren, mit denen sich Kräfte, die dem Gewicht von 0.000001 mg entsprechen, messen lassen oder ein Positionierungssystem mit einer Genauigkeit von 2 Nanometern (10-9 m).

Am Stand können Sie selbst als Augenarzt der Zukunft Hand anlegen und einen winzigen Roboter, der nicht mal 1 Millimeter gross ist, durch ein menschliches Auge steuern. Ausserdem erfahren Sie, was die Forschenden dank neuen Messinstrumenten über das Flugverhalten von Fruchtfliegen, den Schliessungsmechanismus von Venus-Fliegenfallen oder das Wachstum von Pollenschläuchen herausgefunden haben.

Beteiligte

Prof. Dr. Bradley Nelson
Dr. Salvador Pané i Vidal
Dr. Quentin Boehler
Jan Burri
Nino Läubli
Jonas Lussi
Simone Gervasoni
Erdem Siringil
Christophe Chautems