Amerikanische Wissenschaftler haben eine neue Technik entwickelt, mit der sich lebende Muskelzellen mit mechanischen Bauteilen verbinden lassen. Dabei werden einzelne Muskelzellen auf einen Goldfilm aufgetragen und können dort genau an der gewünschten Stelle zu einem Muskelbündel heranwachsen. Über das Verfahren, das einmal den Bau winzigkleiner muskelbetriebener Maschinen ermöglichen könnte, berichten Carlo Montemagno und seine Kollegen von der Universität von Kalifornien in Los Angeles im Fachmagazin Nature (Online-Vorabveröffentlichung, doi 10.1038/nmat1308).
Muskeln leisten bei Lebewesen seit Millionen von Jahren gute Dienste und sollen nun auch Mikrobauteile, so genannte mikromechanische Systeme, bewegen. Die Technologie, die Mikromaschinen von der Größe weniger Millimeter mit altbewährten biologischen Elementen kombiniert, ist nicht neu. Doch die Entwicklung war bisher sehr aufwändig. In manueller Kleinarbeit mussten Muskelbündel aus Gewebe isoliert werden, was zeitintensiv war und auch viel Gewebe zerstörte.
Muskelzellen wachsen auf einem Acrylamidgel schlecht, auf einer Goldschicht hingegen gut, fanden die Forscher um Carlo Montemagno nun heraus. Diese Eigenschaft wendeten sie für ein kontrolliertes und gerichtetes Zellwachstum an, indem sie eine Siliziumplatte mit einem Acrylamidgel beschichteten und an den Stellen, wo Muskelzellen wachsen sollten, einen Chrom-Gold-Film auftrugen. Dort verbanden sich die Zellen innerhalb von drei Tagen zu kleinen Muskelstrukturen. Nach dem Entfernen des Gels bleiben dann freiliegende Muskelbündel zurück.
Um die Funktionsfähigkeit ihres Verfahrens zu erproben, ließen die Wissenschaftler diese Muskelbündel an einem Kraftaufnehmer anwachsen, so dass sie die Kraft der Muskeln direkt messen konnten. Auch brachten sie Zellen an einem beweglichen Metallgerüst zum Wachsen und beobachteten, wie sich die Metallteile bei Kontraktion des Muskelbündels bewegten. Das Verfahren könnte neue Möglichkeiten für die Entwicklung mechanisch-elektrischer Biomotoren eröffnen, erläutert Montemagno. Als Energiequelle für die Muskeln dient dabei eine einfache Zuckerlösung. Kontraktionen werden durch elektrische Impulse ausgelöst.
ddp/wissenschaft.de ? Birgit Buchroithner
