Auf dem Weg zur auflösenden Darstellung von Genen
Die Zellen von Kleinstlebewesen sind genetisch, biochemisch, physiologisch wie auch in ihrem allgemeinen Verhalten verschieden. Der Schlüssel zur Ergründung ihrer Eigenschaften liegt in der Aufdeckung ihrer Strukturen sowie ihrer Wechselwirkungen untereinander bis ins kleinste Detail. In diesem Bereich wurden schon große Fortschritte erzielt. Noch eindrucksvoller ist nun die Verwendung von Nanorobotern in der Zellforschung. Die Entwicklung der nur wenige cm3 großen Nanoroboter ermöglicht künftig die Gewinnung von Informationen über die grundlegenden Zellprozesse wie Zellwachstum, Zellenausbreitung und Kommunikation. Die Roboter nutzen Rasterkraftmikroskope (AFM - Atomic Force Microscope), wodurch Stoffe auf der atomaren Ebene abgebildet werden können. AFMs funktionieren durch eine Keramik- oder Halbleiterspitze von der Breite eines Atoms am Ende einer ausgefahrenen Spitze. Während die Spitze über den Stoff bewegt wird, berührt diese die Oberfläche entweder dauerhaft oder wiederkehrend und biegt sich, wenn sie von der Struktur angezogen oder abgestoßen wird. Ein Laser nimmt die Abweichungen auf. Somit können topologische Daten mit Nanometer-Auflösung gewonnen werden. Zudem können die Oberflächeneigenschaften hinsichtlich der Elastizität, Leitfähigkeit, Reibung und weiterer physischer Eigenschaften bewertet werden. Ein wichtiger Vorteil der Verwendung eines AFM-Mikroskops gegenüber anderen Mikroskopen, die trockene Proben benötigen, ist der, dass mit Proben vom lebendigen Objekt gearbeitet werden kann. Dies bedeutet, dass die Zellen in ihrer natürlichen Umgebung untersucht und die Vorgänge in Echtzeit nachverfolgt werden können. In solchen Echtzeitumgebungen kann der Mikroroboter in einem Scanmodus arbeiten und dadurch ein Bild von einer festen Oberfläche herstellen. Andererseits ist er zur Nanoindentierung fähig, wobei flüssige Proben durch wiederholte Messungen in der gesamten Probe abgebildet werden können. Durch den Einsatz mehrerer Roboter können in verschiedenen Teilen der Bakterien gleichzeitige Messungen erfolgen. Durch solch ein detailliertes und vollständiges Bildgebungsinstrument sollen viele noch ungeklärte genetische Fragen gelöst werden. Die Armee der Mikroroboter ist einsatzbereit.
