Intelligentes Frühwarnsystem: Leuchtender Handschuh bei Gift-Kontakt
Ärzte und Labortechniker werden dank des intelligenten Frühwarnsystems eines Handschuhs künftig rechtzeitig gewarnt, wenn sie auf Giftstoffe oder Krankheitserreger stossen. Das Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelt "clevere" Fingerkuppen-Sensoren, die dünnen Latexhandschuhen ähneln.
Wenn Ärzte oder Laborarbeitende mit ihrem tragbaren Frühwarnsystem auf Viren stossen, leuchten ihre Fingerkuppen grell auf. Sonst ähneln die intelligenten Handschuhe den dünnen Latexhandschuhen, die Hausfrauen überstreifen, wenn sie Fenster oder Sonstiges reinigen.
Die MIT-Forscher haben mehrere Handschuhtypen hergestellt. Eine Version besteht aus Latex. Lediglich die Fingerkuppen sind von lebendem Material bedeckt. Auch Bandagen, die Veränderungen der Haut erkennen, sind machbar.
Elastisches, phosphoreszierendes Hydrogel
Als erstes stellten die MIT-Wissenschaftler einen Film mit vier Kanälen her, in die sie Mikroorganismen füllten, die beim Kontakt mit einer bestimmten Chemikalie grün aufleuchteten. Schliesslich übertrugen sie den bakteriengefüllten Film auf einen Handschuh. Jede Fingerkuppe dotierten sie mit einer anderen Sorte Bakterien, sodass ein Sensor für verschiedene Schadstoffe und Krankheitserreger entstand.
Ein Praktikerteam machte sich schliesslich daran, die manipulierten Mikroorganismen darin zu orten. Es öffnete in dem Material feinste Kanäle, in die die Zellen diffundierten. Zum Schluss landete es in einer Nährstofflösung, die vom Hydrogel aufgenommen wurde. Die Lösung ist ein Hydrogel, das zu 95 Prozent aus Wasser besteht, aber dennoch flexibel und reissfest ist wie ein Latexhandschuh.
Die Spezialanfertigung besteht laut den Forschern aus „lebendem Material“, einem elastischen Hydrogel, in das sie genmanipulierte Mikroorganismen eingesperrt haben.
Diese haben gleich zwei Fähigkeiten: Wenn sie Schadstoffe erkennen, beginnen sie zu phosphoreszieren. Das Hydrogel lässt sich mit manipulierten Bakterien bestücken, die auf unterschiedliche Schadstoffe und Krankheitserreger reagieren, sagt Timothy Lu, Dozent für Bio-, Computer und Ingenieurwissenschaften am MIT.
Es sei gewissermassen ein tragbares Frühwarnsystem. Bisher sind derart manipulierte Mikroorganismen wie das Bakterium Escherichia coli lediglich in Petrischalen im Labor gezüchtet worden.
Feuchtigkeit regulieren
Die Aufgabe der MIT-Forscher war es, dafür zu sorgen, dass die Bakterien in der Hydrogel-Haut Feuchtigkeit und Nährstoffe finden. Einige benötigen zudem Sauerstoff. Gleichzeitig mussten die Experten verhindern, dass die Mikroorganismen ausbüxen. Manche Forscher setzen gefriergetrocknete Mikroorganismen ein, die sie in Papierstreifen fixieren. Doch deren Sensibilität für Schadstoffe ist weitaus geringer als die von lebenden Zellen.
