Amerikanische Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, künstliche Muskeln in Robotern oder Prothesen zukünftig ohne Batterien zu betreiben: Sie entwickelten zwei unterschiedliche Apparaturen, die von Brennstoffen wie Wasserstoff oder Methanol angetrieben werden und muskelartige Bewegungen aus Zusammenziehen und Entspannen ausführen. Dabei erwies sich einer der beiden Typen als hundertmal stärker als sein natürliches Vorbild im menschlichen Körper, berichten die Forscher.
Zunächst entwickelten die Forscher um Ray Baughman von der Universität von Texas in Richardson einen mit Wasserstoff angetriebenen künstlichen Muskel aus einem kleinen Kohlenstoffröhrchen. Dieser Winzling ist Teil einer Brennstoffzelle, die aus Wasserstoff und Sauerstoff elektrischen Strom erzeugt. Diese elektrische Energie nutzt der Minimuskel bei Bedarf, um sich zu bewegen.
Die Forscher konstruierten außerdem einen zweiten Muskeltyp, der ebenfalls in eine Brennstoffzelle integriert ist. Allerdings funktioniert diese Variante nicht nur mit Wasserstoff als Energiequelle, sondern auch mit Methanol oder Ameisensäure. Hierbei reagiert der Brennstoff mit dem Sauerstoff aus der Luft, wobei Wärme entsteht. Diese Reaktion findet an einem so genannten Formgedächtnismetall statt, das sich unter Einfluss von Hitze zusammenzieht. Stoppt die Brennstoffzufuhr, so kühlt sich das Metall wieder ab, kehrt in seine ursprüngliche Form zurück und vollendet damit den typischen Muskelzyklus aus Kontraktion und Entspannung.
Diese zweite Konstruktion erwies sich als hundertmal leistungsfähiger als ein gewöhnlicher menschlicher Muskel und konnte sich viel stärker zusammenziehen, berichten die Forscher. Zukünftig könnten die beiden neuen Methoden Robotern zum Laufen verhelfen und zeitraubendes Nachladen von Akkus bei diesen elektronischen Helfern unnötig machen. Zudem könnten sie auch Prothesen bewegen oder als Sensoren eingesetzt werden.
Ray Baughman (Universität von Texas, Richardson) et al.: Science, Bd. 311, S. 1580 ddp/wissenschaft.de ? Anna-Lena Gehrmann
