Die Nanobiotechnologie, bei der lebende Substanzen mit nicht-lebenden Materialien wie Metall oder Halbleitern auf der Nano-Skala miteinander verschmolzen werden, ist ein recht neues Forschungsgebiet. Die Bezeichnung “Nano” ist vom griechischen Begriff nanos (“ganz klein”) abgeleitet. Die Größen, die in der Nanotechnologie eine Rolle spielen, sind tatsächlich winzig: ein Nanometer ist der milliardste Teil eines Meters.
Die Propeller aus Nickel sind lediglich 750 Nanometer lang und 150 Nanometer breit und damit ähnlich groß wie Viren. Deren Größe variiert zwischen 17 und 1000 Nanometer. Dünne Schichten aus verbindenden Chemikalien sorgen dafür, dass die Propeller an das Enzym ATPase andocken. Um die Motoren samt Propeller zu testen, wurden diese auf 200 Nanometer hohe Sockel montiert und in eine Lösung aus Adenosin-Triphosphat ( (ATP)) und anderen Chemikalien getaucht.
Die Energie für den Antrieb des Propellers, der sich achtmal pro Sekunde dreht, kommt aus einer chemischen Umwandlung, die durch das Enzym ATPase beschleunigt wird: durch den Bruch einer Phosphatbindung wird ATP zu Adenosin-Diphosphat (ADP). ATP spielt beim intrazellulären Energiestoffwechsel als temporärer Speicher von chemischer Energie eine wichtige Rolle und kommt in allen lebenden Zellen vor.
Einige der Bio-Motoren trieben die Propeller bis zu zweieinhalb Stunden an. Problematisch ist, so Montemagno, dass noch zu wenig Propeller an die Motoren andocken. Lediglich fünf der 400 mit Propellern ausgestatteten Motoren arbeiteten: Bei einigen lösten sich Propeller oder Sockel, andere sprangen gar nicht erst an. Auch besteht die Gefahr, dass die Minimotoren miteinander verklumpen.
Es gibt also noch viel zu tun für die Wissenschaftler, denn so Montemagno: “Es ist alles neu für uns.” Unter anderem ist geplant, die Biomotoren mit Lichtenergie statt mit ATP anzutreiben.
Die Wissenschaftler hoffen, dass ihre Motoren eines Tages als Nano-Krankenschwestern im menschlichen Körper auf Reise gehen. Ausgestattet mit Minicomputern und Sensoren sollen sie wie echte Krankenschwestern ihren Patienten beobachten und bei bestimmten Symptomen, die sich in chemischen Körpersignalen zeigen können, Medikamente direkt vor Ort verabreichen.
Die Forscher haben zu ihren Arbeiten Informationen und Filme auf eigens eingerichteten Seiten im Internet veröffentlicht.
